Technique du thermoformage

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Le thermoformage est l’une des méthodes les plus anciennes de transformation des matières plastiques. Les produits thermoformés sont partout autour de nous et jouent un rôle majeur dans nos vies quotidiennes. Le processus consiste à chauffer une feuille plastique jusqu’à ce qu’elle soit souple pour ensuite la former autour d’un moule. Un système de vide est appliqué afin d’aspirer la feuille dans le moule. La feuille de plastique est ensuite expulsée du moule.
 

Nature d’usage et limitations

Le processus de formage sous vide offre des avantages multiples comparés à d’autres processus de thermoformage. Les  formations à basses pressions sont utilisées jusqu’ici afin de permettre l’utilisation d’outillage à moindre coût.

Depuis que le procédé recourt à de faibles pressions, les moules peuvent être fabriqués avec des matériaux moins chers et la fabrication du moule peut se faire dans un temps raisonnablement court. Le prototypage et les productions de faibles à moyennes quantités sont donc plus économiques. Des machines et des moules plus sophistiqués sont utilisés pour des cycles de production automatisés pour de grands volumes de pièces (pots de yaourt, …)

Le procédé de formage sous vide se fait par l’utilisation de feuilles plastiques extrudées et un deuxième processus peut s’avérer nécessaire afin de découper le plastique formé et d’obtenir la partie finale.

Le processus de thermoformage

Serrage

Le cadre de serrage doit être suffisamment puissant pour que la feuille de plastique soit fermement maintenue pendant le procédé de thermoformage. Le cadre peut supporter des matériaux de différentes épaisseurs pouvant être formés sur une machine – jusqu’à 6mm pour un chauffage unique et jusqu’à 10mm pour un double chauffage. Si un procédé automatisé est en cours, les parties mobiles doivent être protégées et fixées afin d’éviter des dommages accidentels. L’opérateur doit toujours porter une protection adéquate.

Chauffage

Les chauffages sont généralement des éléments infra-rouge montés dans une plaque à réflecteur en aluminium. Afin d’obtenir le meilleur résultat de formage sous-vide, il est essentiel que le matériau utilisé soit chauffé uniformément sur toute sa surface et dans toute son épaisseur. Afin d’atteindre cet objectif, il est nécessaire d’avoir une série de zones de chauffe contrôlées par des régulateurs d’énergie. La céramique comporte quelques inconvénients dans la mesure où sa grande masse thermique ralentit le processus de refroidissement (environ 15 minutes) et le temps de réaction quand des ajustements sont faits.

Des chauffes à Quartz plus sophistiquées sont disponibles, avec une masse thermique plus faible, ce qui permet un délai de réponse plus rapide. Les pyromètres permettent un contrôle exact de la température en mesurant la température de fonte de la feuille et en interagissant avec le processus de contrôle. Une lecture précise de la température est également disponible avec un système de contrôle par ordinateur agissant conjointement avec les pyromètres. Le système de double chauffe est également recommandé lorsque des feuilles plus épaisses sont utilisées, dans la mesure où il permet d’obtenir une pénétration thermique plus uniforme et un cycle de chauffe plus rapide.

La double chauffe à Quartz est conseillée pour des matériaux chauffés à haute température, avec des températures de formage précises. Avec un contrôle précis de la température des différentes zones de chauffe, les pertes de chaleur au niveau des extrémités de la machine peuvent être évitées et des résultats consistants sont achevés. Les économies sont considérables avec les chauffes à Quartz, dans la mesure où la température des chauffages diminue rapidement lorsqu’ils sont envoyés en position arrière.

Auto-nivellement – Non disponible pour toutes les machines

Un faisceau photo-électrique est intégré à la machine et activé sous la feuille de plastique durant le temps de chauffe. Si la feuille de plastique s’affaisse et coupe le faisceau, alors une légère quantité d’air est injectée dans la chambre inférieure et soulève ainsi la feuille de plastique pour éviter qu’elle ne s’affaisse à nouveau.

Bullage – Pré-étirage – Non disponible pour toutes les machines.

Une fois que le plastique a atteint sa température de formage, il peut être pré-étiré afin de garantir une aspiration uniforme sous le plastique. Le contrôle de la hauteur de la bulle formée lors du pré-étirage permet d’obtenir des résultats de qualité. Le vide, la pression d’air et autres supports optionnels comme l’assistance piston sont utilisés afin d’assister dans le moulage du plastique.

Assistance piston – Seulement pour les séries HD et TF.

L’assistance piston est utilisée lorsque le formage sous vide ne se répand pas équitablement sur toutes les zones du moule. Afin d’aider la feuille à se former encore plus unanimement, le procédé d’assistance piston est utilisé afin d’envoyer la feuille dans le moule avant que le vide ne soit appliqué. Ce processus permet à une plus grande quantité de matière thermoplastique d’atteindre le fond du moule et qu’ainsi, plus de matériau soit disponible pour couvrir les coins du moule et empêcher la matière plastique de devenir très fine.

Vide

Une fois que le plastique est suffisamment pré-étiré, le vide peut être appliqué afin d’assister le formage de la feuille. Une pompe à vide est utilisée pour aspirer l’air emprisonné entre la feuille et le moule. Avec des machines plus larges, un réservoir à vide est utilisé conjointement avec une pompe à vide à volume haute capacité. Ceci permet d’obtenir deux étapes à vide et d’assurer un moulage rapide de la feuille chauffée (avant que la feuille ne perde sa température de formage)

Refroidissement et démoulage – Non disponible sur toutes les machines

Une fois formé, le plastique doit pouvoir refroidir avant d’être démoulé. S’il est démoulé trop tôt, une déformation peut apparaître sur le moule. Afin d’accélérer le cycle de refroidissement, des ventilateurs peuvent être installés et activés une fois que l’application est formée. Le refroidissement par pulvérisation est aussi disponible, pendant lequel un diffuseur est attaché aux ventilateurs et répand des petites gouttelettes d’eau directement sur la feuille de plastique. Cette méthode, en combinaison des ventilateurs, peut accélérer le temps de refroidissement jusqu’à 30%.

Des unités de contrôle de température sont également disponibles afin de réguler la température pour que le moule soit consistant pendant la période de refroidissement.

Découpage et finitions

Une fois que la partie formée est refroidie et retirée de la machine, l’excès de matériel doit être enlevé. Les perforations, encoches et échancrures peuvent être percées dans le formage. D’autres procédés d’après-formage incluent la décoration, l’impression, le renforcement ou encore l’assemblage.

Il existe différentes méthodes d’ébavurage pour couper le produit fini de la feuille. Le type d’équipement le plus adapté dépend largement du type de coupe, de la taille du produit, du taux d’étirage, de l’épaisseur du matériau, et de la quantité de production requise. Les pièces fines sont généralement coupées sur un découpe-presse automatique – connu sous le nom de presse à rouleaux.

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