Quais são as causas das alterações de espessura em produtos termoformados?

A termoformagem é um processo de fabrico versátil utilizado em indústrias como a das embalagens, automóvel e dispositivos médicos para criar formas complexas a partir de folhas de plástico. No entanto, um desafio persistente na termoformagem é a gestão de alterações de espessura¹-variações na espessura da parede do produto final que podem afetar a sua resistência, aspeto e funcionalidade. Esta publicação do blogue explora as causas principais destas variações de espessura e oferece informações sobre como podem ser controladas para otimizar a qualidade do produto.

As alterações de espessura nos produtos termoformados são causadas principalmente pelo estiramento durante o processo de conformação, influenciado pelo projeto do molde, métodos de conformação, parâmetros do processo e propriedades do material.

Ao analisar estes factores, os fabricantes podem compreender melhor e atenuar as variações de espessura, garantindo produtos consistentes e de elevado desempenho.

O que é a termoformagem e porque é que ocorrem alterações de espessura?

A termoformagem envolve o aquecimento de uma folha de plástico até um estado maleável, moldando-a sobre um molde e cortando-a num produto final. As alterações de espessura surgem à medida que o plástico se estica durante a moldagem, levando a paredes mais finas em algumas áreas e mais grossas noutras. Estas variações são influenciadas por múltiplos factores, incluindo a conceção do molde, as técnicas de moldagem, as condições do processo e as propriedades do plástico utilizado.

A termoformagem aquece uma folha de plástico e molda-a, com alterações de espessura resultantes do estiramento, determinadas pela complexidade do molde, pelo comportamento do material e pelos controlos do processo.

Fator	Impacto na espessura
Conceção de moldes2	Os ângulos agudos e as passagens profundas aumentam o alongamento
Propriedades do material3	A resistência ao estiramento varia consoante o tipo de plástico
Parâmetros do processo	A temperatura e a pressão afectam o fluxo de material

Conceção e complexidade do molde

Os moldes com cavidades profundas ou formas complexas exigem que o plástico se estique mais em determinadas áreas, afinando as paredes. Por exemplo, um tabuleiro profundo terá lados e bases mais finos em comparação com secções mais planas.

Método de moldagem

Técnicas como a moldagem por vácuo, a moldagem por pressão e a moldagem assistida por encaixe influenciam a uniformidade com que o plástico se estica. Moldagem por vácuo⁴por exemplo, pode diluir mais as secções profundas do que a moldagem por pressão.

Parâmetros do processo

As definições de temperatura, tempo de aquecimento e pressão determinam a forma como o plástico flui. Um aquecimento irregular pode causar um estiramento inconsistente, enquanto uma pressão incorrecta pode exagerar o desbaste.

Propriedades do material

Termoplásticos como PET, PVC e poliestireno⁵ esticam de forma diferente. O PET pode diluir-se mais em estiramentos profundos, enquanto a rigidez do PVC pode resistir a um estiramento excessivo se for corretamente aquecido.

Como é que os diferentes métodos de conformação afectam as alterações de espessura?

O método utilizado para moldar a folha de plástico desempenha um papel fundamental na distribuição da espessura. Cada técnica aplica a força de forma diferente, afectando a forma como o material se estica e se adapta ao molde.

Enformação sob vácuo, enformação sob pressão e enformação assistida por encaixe⁶ cada espessura de impacto é diferente, sendo que a enformação assistida por obturador produz frequentemente os resultados mais uniformes.

Formação de vácuo

Este método utiliza um vácuo para puxar a chapa aquecida para o molde. É económico, mas pode resultar em espessuras irregulares, especialmente em partes profundas, onde a base se torna mais fina.

Moldagem por pressão

Ao aplicar uma pressão de ar positiva, esta técnica empurra a folha para o molde, oferecendo um melhor controlo e uma espessura mais uniforme, especialmente para desenhos detalhados.

Conformação assistida por encaixe

Um tampão pré-estica a chapa antes de esta entrar em contacto com o molde, distribuindo o material de forma mais uniforme. Isto reduz o desbaste em peças complexas ou profundas.

Qual o papel dos parâmetros do processo nas alterações de espessura?

Os parâmetros do processo - tais como a temperatura, a duração do aquecimento e a pressão - afectam diretamente a forma como o plástico se comporta durante a moldagem, influenciando a uniformidade da espessura.

Temperatura de formação, tempo de aquecimento e pressão⁷ controlam o fluxo e o estiramento do plástico, afectando a distribuição da espessura.

Temperatura de formação

Uma temperatura demasiado baixa limita o estiramento, ao passo que um calor excessivo pode causar desbaste ou rasgamento. O intervalo ideal depende do material.

Tempo de aquecimento

Um aquecimento desigual ou insuficiente cria pontos quentes, levando a um alongamento inconsistente e a variações de espessura em toda a peça.

Níveis de pressão

Na moldagem por pressão, uma pressão mais elevada melhora os detalhes do molde, mas pode esticar mais certas áreas, enquanto uma pressão mais baixa pode deixar a espessura irregular.

Como é que as propriedades do material influenciam as alterações de espessura?

A escolha do termoplástico afecta a forma como a folha se estica e, consequentemente, a espessura do produto final. Cada material tem caraterísticas únicas que influenciam o seu comportamento de conformação.

Os termoplásticos como o PET, o PVC e o poliestireno apresentam diferentes propriedades de estiramento, o que afecta os resultados de espessura na termoformagem.

PET (Politereftalato de etileno)

Amplamente utilizado em embalagens, o PET oferece clareza e resistência, mas torna-se mais fino em desenhos profundos, exigindo um planeamento cuidadoso do molde.

PVC (cloreto de polivinilo)

A rigidez do PVC resiste ao estiramento excessivo, mas o aquecimento desigual pode causar inconsistências de espessura.

Poliestireno

Comum em artigos descartáveis, o poliestireno estica-se de forma relativamente uniforme, mas exige um controlo preciso da temperatura para evitar o adelgaçamento excessivo.

Quais são as formas práticas de gerir as alterações de espessura?

O controlo das variações de espessura requer uma abordagem holística, combinando um design inteligente, um controlo preciso do processo e escolhas informadas de materiais.

Minimizar as alterações de espessura através de um design de molde optimizado⁸O processo de fabrico é baseado no aquecimento uniforme, em métodos de moldagem adequados e na seleção de materiais à medida.

Lista de verificação do projeto para gerir a espessura

• Conceção do molde: Utilize transições graduais e evite cantos afiados para limitar o estiramento excessivo.

• Aquecimento uniforme⁹: Assegurar uma temperatura constante da folha para evitar um fluxo irregular.

• Método de moldagem: Opte pela enformação assistida por encaixe para peças complexas que necessitem de uma espessura uniforme.

• Seleção de materiais¹⁰: Escolha plásticos com propriedades de estiramento adequadas ao desenho.

Processo de seleção Tomada de decisões

Considerar a termoformagem quando:

• Custo-eficácia: É ideal para tiragens baixas a médias e prototipagem.

• Complexidade: É compatível com formas complexas, embora seja necessário gerir a espessura.

• Utilização do material: É excelente para peças de paredes finas, mas não tem a precisão da moldagem por injeção para grandes volumes.

Conclusão

As alterações de espessura nos produtos termoformados resultam do estiramento da folha de plástico durante a moldagem, impulsionado pelo design do molde, métodos de moldagem, parâmetros do processo e propriedades do material. Embora estas variações não possam ser totalmente eliminadas, podem ser geridas eficazmente através de uma conceção cuidadosa, ajustes precisos do processo e escolhas estratégicas de materiais. A compreensão destas causas permite aos fabricantes melhorar a qualidade, o desempenho e a relação custo-eficácia dos produtos.