Die verschiedenen Arten des Thermoformens verstehen: Ein umfassender Leitfaden

Thermoformen ist ein vielseitiges Herstellungsverfahren, bei dem flache Kunststoffplatten durch Hitze und Druck in dreidimensionale Formen gebracht werden. Diese Technik wird aufgrund ihrer Kosteneffizienz, Flexibilität und der Möglichkeit, sowohl einfache als auch komplexe Teile zu fertigen, in vielen Branchen eingesetzt. Ganz gleich, ob Sie in der Verpackungs-, Automobil- oder Konsumgüterindustrie tätig sind, die Kenntnis der verschiedenen Arten des Thermoformens kann Ihnen helfen, die optimale Methode für Ihr Projekt auszuwählen.

Das Thermoformen erwärmt Kunststoffplatten und formt sie mit Hilfe von Formen. kostengünstige Lösung¹ zur Erstellung leichte, langlebige Teile² in Branchen wie Verpackungs-, Automobil- und Medizintechnik.

In diesem Artikel werden wir uns mit den verschiedenen Arten von Thermoformung³, ihre Anwendungen, technische Details, praktische Designtipps und verwandte Technologien. Am Ende werden Sie ein umfassendes Verständnis dafür haben, wie Thermoformen funktioniert und wie Sie seine Vorteile für Ihre Bedürfnisse nutzen können.

Was sind die verschiedenen Arten des Thermoformens?

Beim Thermoformen wird eine Kunststoffplatte erhitzt, bis sie biegsam ist, und dann mit Hilfe einer Form in eine bestimmte Form gebracht. Das Verfahren variiert je nach Plattendicke und Verformungsmethode, so dass es verschiedene Arten gibt, die für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind.

Zu den Thermoformtypen gehören dünne, mittlere und dicke Bleche je nach Dicke sowie Vakuumformung, Druckformung, Doppelblechformung und mechanische Formung je nach Formverfahren.

Typen nach Blechdicke

Typen nach Formgebungsverfahren

Dünnwandige Thermoformung

Dünnwandige Thermoformung⁵ verwendet Platten mit einer Dicke von weniger als 1,5 mm, die sich ideal für die Produktion von Einwegartikeln wie Verpackungsschalen und Bechern in hohen Stückzahlen eignen. Es wird häufig von der Rolle oder inline extrudiert und ist aufgrund seiner Effizienz in der Lebensmittel-, Medizin- und Einzelhandelsbranche weit verbreitet.

Mittelgroßes Thermoformen

Das Thermoformen mittlerer Stärke mit Blechen zwischen 1,5 mm und 3 mm dient der Herstellung von Halbfertigteilen. Obwohl es weniger verbreitet ist, wird es wegen seiner Ausgewogenheit von Festigkeit und Flexibilität immer häufiger verwendet und schließt die Lücke zwischen dünnen und dicken Anwendungen.

Schweres Thermoformen

Schweres Thermoformen⁶ verwendet Bleche mit einer Dicke von mehr als 3 mm für langlebige Strukturteile wie Fahrzeugverkleidungen und Kühlschrankverkleidungen. Es eignet sich für kleine bis mittlere Produktionsserien (250-3000 Teile pro Jahr) und bietet eine kostengünstige Werkzeugausstattung.

Vakuumverformung

Beim Vakuumformen, der einfachsten Methode, wird das Blech durch ein Vakuum (~15 psi) über einer Form geformt. Es ist ideal für flache, einfache Teile wie Kioske und medizinische Gehäuse und bietet eine erschwingliche Lösung für Prototypen und Kleinserien.

Druckumformung

Beim Druckformen wird das Vakuumformen durch Luftdruck (bis zu 60 psi) ergänzt, was feinere Details und schärfere Merkmale ermöglicht. Es ist perfekt für Teile, die ästhetisch ansprechend oder funktional strukturiert sein sollen.

Twin-Sheet-Forming

Beim Twin-Sheet-Forming werden zwei Bleche gleichzeitig erwärmt und geformt und zu Hohlkörpern verschmolzen. Es eignet sich hervorragend für leichte, stabile Strukturen wie Behälter und Gehäuse.

Mechanische Umformung

Bei der mechanischen Umformung werden Werkzeuge wie Stopfen oder Stößel, oft mit Vakuum oder Druck, für eine präzise Formgebung eingesetzt. Sie eignet sich für komplexe oder tiefgezogene Teile, die eine kontrollierte Formgebung erfordern.

Was sind die Anwendungen des Thermoformens?

Die Vielseitigkeit des Thermoformens macht es zu einem branchenübergreifenden Verfahren, mit dem von leichten Verpackungen bis hin zu robusten Bauteilen alles hergestellt werden kann.

Die Thermoformung beliefert die Verpackungs-, Automobil-, Medizin- und Konsumgüterindustrie mit kostengünstigen, flexiblen und leichten Lösungen.

Verpackung

Das dünnwandige Thermoformen dominiert bei Verpackungen und stellt aufgrund seiner Effizienz in der Großserienproduktion Einwegartikel wie Becher, Schalen und Klappschalen für Lebensmittel, medizinische Zwecke und den Einzelhandel her.

Automobilindustrie

Das Tiefziehen in schwerer Ausführung dient der Herstellung von Strukturteilen für die Automobilindustrie, wie z. B. Platten und Armaturenbretter. Die niedrigeren Werkzeugkosten machen es ideal für kleine bis mittlere Auflagen.

Medizinische

Das Thermoformen unterstützt den medizinischen Bereich mit dünnen Schalen und schweren Gerätegehäusen, die die Anforderungen an Sterilität und Haltbarkeit erfüllen.

Konsumgüter

Von Kühlschrankauskleidungen bis hin zu Kiosken bietet das Thermoformen maßgeschneiderte Formen für funktionelle und ästhetische Verbraucherprodukte.

Wie ist das Thermoformen im Vergleich zu anderen Verfahren?

Das Thermoformen bietet einzigartige Vorteile und Kompromisse im Vergleich zu Verfahren wie Spritzgießen und Blasformen.

Thermoformung zeichnet sich aus durch Kostenwirksamkeit⁷ für kleine bis mittlere Serien und große, einfache Teile, bleibt aber in Bezug auf Präzision und Materialeffizienz hinter dem Spritzgießen zurück.

Thermoformung vs. Spritzgießen

• Werkzeugkosten: Die Werkzeuge des Thermoformens sind billiger (die Hälfte bis ein Fünftel des Spritzgusses).

• Band: Das Spritzgießen eignet sich für hohe Stückzahlen, das Thermoformen für kleinere Auflagen.

• Komplexität: Das Spritzgießen eignet sich besser für komplexe Teile; das Thermoformen ist einfacher.

• Vorlaufzeit: Das Thermoformen ermöglicht eine schnellere Herstellung von Prototypen.

Thermoformen vs. Blasformen

• Form: Beim Blasformen entstehen Hohlkörper, beim Thermoformen werden offene Formen hergestellt.

• Geschwindigkeit: Das Blasformen ist bei hohlen Teilen schneller.

Was sind die wichtigsten Schritte beim Thermoformen?

Das Thermoformen umfasst eine Reihe von Schritten, die für die Qualität und Leistung des fertigen Teils entscheidend sind.

Der Prozess umfasst die Gestaltung, Materialauswahl⁸, Werkzeuge⁹Erhitzen und Umformen, Beschneiden und Endbearbeitung.

1. Gestaltung: Optimieren Sie die Zugverhältnisse (<3:1) und die Entnahmewinkel (1,5°-6°).

2. Materialien: Verwenden Sie ABS, Polycarbonat, Polyethylen oder Polypropylen.

3. Werkzeugbau: Erstellen Sie Formen aus Aluminium oder Verbundwerkstoffen.

4. Bildung von: Erhitzen Sie die Platten (z. B. 140-190 °C bei ABS) und formen Sie sie.

5. Beschneiden: Entfernen Sie überschüssiges Material manuell oder mit der CNC.

Was sind die besten Praktiken für tiefgezogene Teile?

Ein effektives Design verbessert die Ergebnisse des Thermoformens.

Optimieren Sie Ziehungsverhältnisse¹⁰umfassen Entformungsschrägen¹¹Die Auswahl geeigneter Materialien und die Minimierung von Hinterschneidungen.

• Zeichnung Verhältnisse: Beim Tiefziehen unter 3:1 halten.

• Entwurfswinkel: Verwenden Sie 1,5°-6° für eine einfache Entfernung.

• Unterschneidet: Vermeiden oder verwenden Sie bewegliche Formteile.

Wie wählt man die richtige Art des Thermoformens?

Die Auswahl eines Typs hängt von den Anforderungen Ihres Projekts ab.

Richten Sie Ihre Wahl nach der Blechdicke, der Komplexität des Teils, dem Volumen und der Oberfläche.

Entscheidungsbaum

1. Dicke: Dünn (3 mm).

2. Komplexität: Vakuum (einfach), Druck (detailliert), Twin-Sheet (hohl).

3. Band: Dünnwandig für hoch, dickwandig für niedrig-mittel.

Was sind verwandte Technologien zur Thermoformung?

Die Thermoformung ist in ein breiteres Ökosystem der Fertigung eingebunden.

Zu den verwandten Technologien gehören Plattenextrusion¹² (vorgelagert), Beschneiden (nachgelagert) und Alternativen wie Spritzgießen.

• Plattenextrusion: Stellt Tiefziehfolien her.

• Beschneiden: Fertigstellung von Formteilen.

• Alternativen: Spritzgießen, Blasformen.

Schlussfolgerung

Das Thermoformen bietet eine flexible, kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung von Kunststoffteilen, von Verpackungen bis hin zu Strukturkomponenten. Wenn Sie die verschiedenen Typen kennen - von dünn bis dick, von Vakuum bis Twin-Sheet - können Sie die beste Lösung für Ihre Anforderungen wählen. Mit intelligentem Design und Prozesskenntnis liefert Thermoformung Qualität und Effizienz.