Guide technique du thermoformage acrylique
La propreté de l’atelier est vraiment l’un de ces éléments qui séparent les bonnes pièces des rebuts. L’ensemble de la zone de thermoformage doit rester absolument propre à tout moment. Même un peu de poussière ou de peluches dans l’air apparaîtra sous forme de défauts sur la surface finie.
Qu’est-ce que le thermoformage ?
Le thermoformage consiste à chauffer une feuille de plastique jusqu'à ce qu'elle soit molle et caoutchouteuse, puis à la façonner sur ou dans un moule sous vide, sous pression ou par force mécanique. Cela peut aller d'un gars qui le fait à la main dans un petit atelier à une ligne entièrement automatisée traitant des milliers de pièces par jour.
Pourquoi les gens choisissent encore le thermoformage
Par rapport au moulage par injection ou au soufflage, le thermoformage présente des avantages bien réels :
- Les pressions de formage sont ridiculement basses – souvent seulement quelques psi.
- Vous pouvez réaliser de très grandes pièces sans dépenser une fortune.
- Le moule ne voit presque aucune force, vous pouvez donc le fabriquer à partir de matériaux bon marché – bois, plâtre, résine, aluminium – selon ce qui fonctionne.
- Le délai de livraison de l’outillage se mesure en jours ou en semaines, et non en mois. C'est pourquoi presque tous les prototypes,-modèles de salon commercial ou pièces-de courte série sont thermoformés.
Bien sûr, une fois que vous avez dépassé environ 10 000 à 20 000 pièces, le moulage par injection gagne généralement en termes de -prix à la pièce-en termes de pièce. Voici une comparaison des coûts réels-qu'un magasin m'a donné pour une pièce typique de complexité moyenne- :
| Processus | Coût de l'outillage | 500 pièces | 5 000 pièces | 10 000 pièces | 20 000 pièces |
|---|---|---|---|---|---|
| Formage sous pression | ~$5,000 | $16.66 | $6.95 | $6.40 | $6.10 |
| Moulage par injection | ~$37,500 | $78.07 | $10.37 | $6.53 | $4.65 |
Vous pouvez voir où se produit le croisement.
Des différences matérielles qui comptent réellement
L'acrylique coulé a un poids moléculaire très élevé – il vous combat lorsque vous essayez de l'étirer, mais il retient bien la chaleur et ne s'affaisse pas autant au four.
L'acrylique extrudé a un poids moléculaire plus faible : il s'écoule magnifiquement, donne des détails d'une grande netteté, mais il est beaucoup plus sensible à une chaleur inégale. Si un côté devient plus chaud que l’autre, vous le verrez immédiatement sur la pièce finie.
Éléments auxquels vous devez penser lors de la conception de la pièce
Vous n'obtenez que des détails fins sur le côté-contact du moule. L'autre côté est toujours la surface « libre ».
L'acrylique bouge beaucoup avec la température, donc toute tolérance plus étroite que ± 0,020" doit indiquer "à 70 degrés F" ou quelle que soit la température que vous voulez dire.
Mettez un courant d’air d’au moins 5 degrés partout – plus c’est mieux.
Les angles vifs sont l’ennemi. Chaque coin doit avoir un rayon. Plus le rayon est grand, plus l'épaisseur de la paroi est uniforme et plus la contrainte moulée - est faible.
Les tirages profonds nécessitent un formage en plusieurs-étapes (bouchon, gonflement, snap-back, etc.). Les travaux peu profonds peuvent être réalisés avec un simple vide ou une simple pression.
L’épaisseur de la paroi diminue toujours à mesure que vous approfondissez. Si vous ne pré-étirez pas-la feuille, les parois latérales peuvent devenir fines comme du papier-tandis que le bord reste épais.
Notes de conception de moules au fil des années de travail
Matériaux de moule que nous utilisons réellement :
Prototypes → bois, MDF, plâtre, renboard, planche à outillage époxy
Production → fonte d'aluminium pour 1 000 à 10 000 pièces, aluminium/acier usiné ou refroidi à l'eau pour des séries plus longues.
Finition de surface : lisse est bonne, miroir est mauvaise (emprisonne l'air). La plupart d'entre nous utilisent un léger jet de perles-ou une texture EDM très fine. Si le client souhaite du cuir ou des poils, nous les gravons simplement dans le moule.
Trous d’aspiration – les mêmes règles que tout le monde oublie :
- Le diamètre du trou n'est jamais supérieur à l'épaisseur de la tôle
- Toujours-percer avec un foret de ¼ à ⅜" à environ 0,090 " de la surface.
- Trop peu de trous → peau de baleine ou formation incomplète
- Trop ou trop gros → petites fossettes que vous ne pouvez pas polir
Température du moule – maintenez-la à environ 190 degrés F (88 degrés). Moisissure froide=marques de froid et stress fou. Moule chaud=vous attendez éternellement que la pièce refroidisse.
Moules mâles ou femelles – rappelez-vous :
Moule mâle → matériau le plus épais au fond, fin au bord
Moule femelle → le plus épais au bord, le plus fin au fond
Choisissez en fonction de l'endroit où vous avez besoin du matériel.
Systèmes de vide et de pression (ce qui est généralement négligé)
Vous voulez vraiment 28 à 30 inHg sur la face du moule. Chaque coude à 90 degrés que vous pouvez supprimer vaut de l'argent réel en temps de cycle.
Côté pression : 99 % des pièces sont réalisées entre 20 et 50 psi. Seuls les travaux de détail très profonds ou précis- vont à 100-150 psi. L'air doit être-sec et sans huile-.
Pré-séchage
La feuille extrudée n’en a presque jamais besoin. S'il est resté dans un entrepôt humide pendant des mois, jetez-le dans un four à 176 degrés F pendant une journée. Feuille moulée – en gros, ne la séchez jamais.
Serrage
Les pinces froides sont la cause n°1 de la sangle et ne -tirent pas sur les bords. Chauffez les cadres de serrage. Sérieusement.
Températures de formage typiques que nous utilisons actuellement :
| Matériel | Gamme de formage | Température de retrait en toute sécurité | Température habituelle du moule |
|---|---|---|---|
| Acrylique extrudé | 290-320 degrés F | 185 degrés F | ~190 degrés F |
| Acrylique coulé | 340-380 degrés F | 185 degrés F | ~190 degrés F |
Le chauffage – toujours l’étape la plus importante
Feuille mince (< 4 mm) → double-sided quartz infrared, fast and beautiful.
Tôle épaisse ou pièces optiques → four à convection à air pulsé-, point final. Si vous essayez de chauffer une feuille coulée de 6 mm à l'infrarouge, vous ferez des cloques sur la surface bien avant que le noyau ne soit suffisamment chaud.
Temps de chauffage approximatifs avec un bon double quartz à une température de chauffage de ~ 1 200 degrés F :
| Épaisseur | Temps (les deux côtés frappent) |
|---|---|
| 3 mm | 90 à 120 secondes |
| 6 mm | 4 à 5 minutes |
| 9 à 10 mm | 8 à 11 minutes |
| 12 millimètres | 12 à 16 minutes |
Méthodes de formage que nous utilisons réellement quotidiennement
Pièces peu profondes → formage droit sous vide ou sous pression
Tirage moyen → plug-pression d'assistance
Emboutissage profond → billow + bouchon ou snap-back + bouchon (meilleure distribution d'épaisseur que l'argent puisse acheter)
Les pièces optiques → soufflées librement-ou sous vide-s'affaissent en un anneau – aucune marque d'outil.
Refroidissement
Ne vous précipitez pas. Refroidissez les deux côtés uniformément jusqu'à ce que la pièce soit au moins inférieure à 150 degrés F avant de la retirer du moule. Jetez une épaisse couverture de feutre sur les parties épaisses afin qu'un côté ne refroidisse pas plus rapidement et ne bloque pas le stress.
Retrait – Cela arrivera
La feuille extrudée rétrécit jusqu'à 3 % dans le sens machine et croît en fait d'environ 0,5 % dans le sens de la machine.
La feuille moulée rétrécit d'environ 1,5 à 2 % dans les deux sens.
Exécutez toujours d’abord un blanc de test et mesurez à chaud, puis ajustez la taille de votre blanc.
Après le formage
Découpez comme vous le souhaitez : découpe en ligne-si vous pouvez vous le permettre, CNC 5 axes ou table de toupie si vous ne pouvez pas vous le permettre.
Recuisez tout ce qui sera exposé au solvant, à l'alcool ou aux intempéries . 175–180 degrés F pendant environ 1 heure par mm d'épaisseur, ne refroidissez pas à une vitesse supérieure à 25 degrés F/heure. C'est la différence entre une partie qui dure 6 mois et une autre qui dure 15 ans.
