Czy formowanie rotacyjne jest dla Ciebie odpowiednie?

Potrzebujesz niestandardowej części lub produktu z tworzywa sztucznego, ale nie wiesz, jak go wykonać.

Czy jest duży czy mały?Czy powinien być elastyczny czy sztywny?Czy jest okrągły, kwadratowy, czy może ma jakiś dziwny kształt?Czy masz już formę, czy musisz ją zrobić?

W tym przewodniku wyjaśniono różne rodzaje procesów formowania dostępnych obecnie, aby pomóc Ci znaleźć idealny proces dla Twojego produktu.

Co to jest formowanie tworzyw sztucznych?

Formowanie, czasami także formowanie orkiszu, to proces wytwarzania polegający na kształtowaniu płynnego lub giętkiego materiału za pomocą sztywnej ramy zwanej formą lub matrycą.

Podczas formowania tworzyw sztucznych proszek lub płynny polimer, taki jak polietylen lub polipropylen, umieszcza się w pustej formie, aby polimer mógł przyjąć swój kształt.W zależności od rodzaju zastosowanego procesu, do wytworzenia produktu końcowego stosuje się różne zakresy ciepła i ciśnienia.

Historia formowania tworzyw sztucznych

Formowanie tworzyw sztucznych zaczęto pod koniec XIX wieku, aby zaspokoić zapotrzebowanie na plastikowe kule bilardowe w przeciwieństwie do powszechnie używanych wówczas kul bilardowych z kości słoniowej.W 1868 roku John Wesley Hyatt wynalazł sposób wytwarzania kul bilardowych poprzez wstrzykiwanie celuloidu do formy.Cztery lata później Hyatt i jego brat wynaleźli i opatentowali maszynę automatyzującą proces.Była to pierwsza istniejąca maszyna do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych, która wykorzystywała podstawowy tłok do wtryskiwania tworzywa sztucznego do formy przez podgrzewany cylinder.

W 1946 roku James Hendry wynalazł wtryskarkę śrubową, która zastąpiła technikę wtrysku tłokowego.Jest to obecnie najczęściej stosowana technika.

Nowoczesne formowanie rotacyjne również ma bogatą historię, która rozpoczęła się w 1855 roku, kiedy w Wielkiej Brytanii wykorzystano rotację i ciepło do produkcji metalowych pocisków artyleryjskich.

Tworzywa sztuczne wprowadzono do tego procesu na początku lat pięćdziesiątych XX wieku, kiedy po raz pierwszy zastosowano formowanie rotacyjne do produkcji głów lalek.Następnie w latach 60-tych opracowano nowoczesny proces formowania rotacyjnego, który pozwala na tworzenie dużych pustych pojemników z polietylenu o małej gęstości.W najnowszej historii ulepszenia procesów, lepszy sprzęt i rozwój proszków tworzyw sztucznych przyspieszyły proces tworzenia gotowych produktów, co spowodowało szybki wzrost popularności formowania rotacyjnego.

Rodzaje formowania tworzyw sztucznych

Najpopularniejsze techniki formowania tworzyw sztucznych to formowanie rotacyjne, formowanie wtryskowe, formowanie z rozdmuchem, formowanie tłoczne, formowanie przez wytłaczanie i termoformowanie.Wszystkie te techniki omówimy w tym przewodniku, aby pomóc Ci odkryć najlepszy proces wytwarzania części lub produktu.

Formowanie rotacyjne

Formowanie rotacyjne, zwane także formowaniem rotacyjnym, to proces produkcyjny polegający na wytwarzaniu dużych pustych części i produktów poprzez umieszczenie proszku lub płynnej żywicy w metalowej formie i obracanie jej w piecu, aż żywica pokryje wnętrze formy.Ciągły obrót formy wytwarza siłę odśrodkową, tworząc produkty o równych ściankach.Po ostygnięciu formy utwardzony plastik jest usuwany z formy.

W procesie tym marnuje się bardzo mało materiału, a jego nadmiar jest często ponownie wykorzystywany, co czyni go ekonomicznym i przyjaznym dla środowiska.

Typowe zastosowania formowania rotacyjnego

Formowanie rotacyjne jest powszechnie stosowane do wytwarzania dużych, pustych w środku produktów z tworzyw sztucznych, takich jak wózki użytkowe, zbiorniki magazynowe, części samochodowe, boje morskie, domki dla zwierząt, kosze na śmieci, pachołki drogowe, kadłuby kajaków i zjeżdżalnie do zabaw.

Formy rotacyjne są wysoce konfigurowalne i opłacalne

Sama forma może być bardzo skomplikowana, co ułatwia formowanie szerokiej gamy produktów.Formy mogą obejmować wstawki, krzywizny i kontury, a także logo i szczeliny na plastikowe lub metalowe wstawki, które należy umieścić po uformowaniu produktu.

Koszty oprzyrządowania są niższe w przypadku form rotacyjnych niż w przypadku form wtryskowych lub rozdmuchowych.Rezultatem są niższe koszty rozruchu i opłacalne przebiegi produkcyjne, nawet przy produkcji zaledwie 25 elementów na raz.

Formowanie wtryskowe

Formowanie wtryskowe to proces wytwarzania niestandardowych części z tworzyw sztucznych poprzez wtryskiwanie stopionego materiału z tworzywa sztucznego pod wysokim ciśnieniem do metalowej formy.Podobnie jak w przypadku innych form formowania tworzyw sztucznych, po wtryśnięciu stopionego tworzywa sztucznego do formy, forma jest schładzana i otwierana, aby odsłonić stałą część z tworzywa sztucznego.

Proces jest podobny do formy Jello, którą napełnia się, a następnie schładza, aby utworzyć produkt końcowy.

Typowe zastosowania formowania wtryskowego

Formowanie wtryskowe jest powszechnie stosowane do wytwarzania bardzo dużych ilości niestandardowych części z tworzyw sztucznych.Duże wtryskarki mogą formować części samochodowe.Mniejsze maszyny mogą wytwarzać bardzo precyzyjne części z tworzyw sztucznych do zastosowań chirurgicznych.Ponadto istnieje wiele rodzajów żywic plastikowych i dodatków, które można zastosować w procesie formowania wtryskowego, zwiększając jego elastyczność dla projektantów i inżynierów.

Formy wtryskowe, które są zwykle wykonane ze stali lub aluminium, wiążą się z dużymi kosztami.Jednak koszt w przeliczeniu na część jest bardzo ekonomiczny, jeśli potrzebujesz kilku tysięcy części rocznie.

W przypadku formowania wtryskowego oprzyrządowanie zajmuje zwykle 12–16 tygodni, a produkcja może potrwać do czterech tygodni.

Formowanie z rozdmuchem

Formowanie z rozdmuchem to metoda wytwarzania pustych w środku, cienkościennych, niestandardowych części z tworzyw sztucznych.Stosowany jest przede wszystkim do wytwarzania wyrobów o jednolitej grubości ścianki oraz tam, gdzie ważny jest kształt.Proces opiera się na tej samej zasadzie co dmuchanie szkła.

Maszyny do formowania z rozdmuchem podgrzewają plastik i wtryskują powietrze, które rozdmuchuje gorący plastik niczym balon.Tworzywo sztuczne jest wdmuchiwane do formy i w miarę rozszerzania się dociska do ścianek formy, przyjmując swój kształt.Po wypełnieniu formy plastikowym „balonem”, zostaje on ochłodzony i utwardzony, a następnie część zostaje wyrzucona.Cały proces zajmuje mniej niż dwie minuty, więc przeciętnie w ciągu 12 godzin dziennie można wyprodukować około 1440 sztuk.

Typowe zastosowania formowania z rozdmuchem

W większości przypadków w procesach formowania z rozdmuchem powstają butelki, plastikowe bębny i zbiorniki paliwa.Jeśli potrzebujesz stu tysięcy plastikowych butelek, jest to proces dla Ciebie.Formowanie z rozdmuchem jest szybkie i ekonomiczne, a sama forma kosztuje mniej niż formowanie wtryskowe, ale więcej niż formowanie rotacyjne… czasami nawet 6 do 7 razy więcej niż narzędzie do formowania rotacyjnego.

Formowanie tłoczne

Formowanie tłoczne odbywa się dokładnie tak, jak sugeruje nazwa.Podgrzany materiał z tworzywa sztucznego umieszczany jest w rozgrzanej formie, a następnie prasowany w określony kształt.Zwykle plastik jest dostarczany w arkuszach, ale może być również luzem.Po ściśnięciu plastiku do odpowiedniego kształtu proces ogrzewania zapewnia zachowanie maksymalnej wytrzymałości tworzywa sztucznego.Końcowe etapy tego procesu obejmują chłodzenie, przycinanie, a następnie wyjmowanie plastikowej części z formy.

Typowe zastosowania formowania tłocznego

Najlepszym zastosowaniem formowania tłocznego jest zastąpienie części metalowych częściami z tworzyw sztucznych.Stosowany jest głównie do małych części i produktów w bardzo dużych ilościach.Przemysł motoryzacyjny intensywnie wykorzystuje formowanie tłoczne, ponieważ produkty końcowe są bardzo mocne i trwałe.

Początkowy koszt formy tłocznej jest znaczny i zależy od kilku czynników, w tym między innymi liczby wnęk, wielkości części, złożoności części i wykończenia powierzchni.Jednak koszt każdej pojedynczej części jest niski przy dużych ilościach, więc duże ilości części są idealne do tej formy formowania.

Formowanie wytłaczane

Formowanie przez wytłaczanie jest podobne do formowania wtryskowego, z tą różnicą, że wytwarzany jest długi, ciągły kształt.Inną różnicą w formowaniu przez wytłaczanie jest to, że w procesie wykorzystuje się „matrycę”, a nie „formę”.

Części wytłaczane powstają poprzez przeciśnięcie gorącego surowca przez niestandardową matrycę.Uproszczona wizualizacja przypominałaby przeciskanie Play Doh przez ukształtowany otwór.

Podczas gdy inne formy formowania wykorzystują wytłaczanie w celu wprowadzenia żywic plastikowych do formy, w procesie tym stopione tworzywo sztuczne wytłacza się bezpośrednio do matrycy.Kształt matrycy, a nie formy, decyduje o kształcie produktu końcowego.

Typowe zastosowania formowania wytłaczanego

Części wykonane z wytłaczania mają stały profil przekroju.Przykłady produktów wytłaczanych obejmują rury z PVC, słomki i węże.Części nie muszą być okrągłe, ale muszą mieć ten sam kształt na całej długości części.

Koszt formowania wytłaczanego jest stosunkowo niski w porównaniu z innymi procesami formowania ze względu na prostotę matrycy i samych maszyn.

Jednakże charakter procesu formowania przez wytłaczanie ogranicza rodzaje produktów, które można wytworzyć tą techniką.

Termoformowanie

Termoformowanie to proces produkcyjny, podczas którego arkusz tworzywa sztucznego zwany tworzywem termoplastycznym jest podgrzewany do temperatury plastycznego formowania, formowany w formie do określonego kształtu i przycinany w celu uzyskania użytecznego produktu.Tworzywa termoplastyczne są dostępne w szerokiej gamie materiałów, kolorów, wykończeń i grubości.

Termoformowanie wykorzystuje kilka różnych typów form i procesów w celu uzyskania produktu końcowego.Aby utworzyć produkty 3D, forma jest zazwyczaj pojedynczą formą 3D wykonaną z aluminium.Ponieważ termoformowanie wykorzystuje niskie ciśnienia, formy można wytwarzać niewielkim kosztem przy użyciu niedrogich materiałów.

Typowe zastosowania termoformowania

Termoformowanie cienkowarstwowe jest powszechnie stosowane do produkcji jednorazowych kubków, pojemników, pokrywek, tacek, blistrów, muszli i innych produktów dla przemysłu spożywczego i ogólnego handlu detalicznego.Termoformowanie grubowarstwowe obejmuje tak różnorodne części, jak drzwi pojazdów i panele rozdzielcze, wykładziny lodówek i łóżka pojazdów użytkowych.

Przygotowanie formy termoformującej do produkcji zajmuje średnio około 8 tygodni.Koszt formy termoformowanej zależy od wielkości części, która ma zostać wyprodukowana.Forma na małą część może kosztować zaledwie 20 000 dolarów, podczas gdy koszt większej formy może sięgać ponad 50 000 dolarów.