Termoformado

El termoformado es un proceso de fabricación en el que una lámina de plástico se calienta a una temperatura que permite su conformado, se moldea con una forma específica y se recorta para obtener un producto final. La lámina, o "película" cuando se trata de grosores más finos y ciertos tipos de material, se calienta en un horno a una temperatura lo suficientemente alta como para poder estirarla dentro o sobre un molde y enfriarla hasta obtener la forma final. Su versión simplificada es el termoformado al vacío .

En su forma más simple, una máquina pequeña de sobremesa o de laboratorio puede utilizarse para calentar pequeñas secciones de lámina de plástico y estirarlas sobre un molde mediante vacío. Este método se usa frecuentemente para muestras y prototipos . En aplicaciones complejas y de gran volumen, se emplean máquinas de producción de gran tamaño para calentar y dar forma a la lámina de plástico y recortar las piezas formadas en un proceso continuo de alta velocidad, pudiendo producir miles de piezas terminadas por hora, dependiendo del tamaño de la máquina y del molde, así como del tamaño de las piezas que se estén formando.

El termoformado se diferencia del moldeo por inyección , el moldeo por soplado , el moldeo rotacional y otras formas de procesamiento de plásticos. ^{[ 1 ]} El termoformado de calibre delgado se utiliza principalmente para la fabricación de vasos , envases, tapas, bandejas, blísteres, envases tipo concha y otros productos desechables para las industrias alimentaria , médica y minorista en general . El termoformado de calibre grueso incluye piezas tan diversas como paneles de puertas y tableros de vehículos, revestimientos de refrigeradores, plataformas de vehículos utilitarios y paletas de plástico.

La mayoría de las empresas de termoformado reciclan sus desechos plásticos, ya sea comprimiéndolos en una empacadora o procesándolos en una granuladora (trituradora) para producir escamas molidas, que luego venden a empresas de reprocesamiento o reutilizan en sus propias instalaciones. Con frecuencia, los desechos plásticos del proceso de termoformado se transforman nuevamente en láminas extruidas para su posterior moldeo.

En el método más común de termoformado continuo de alto volumen para productos de calibre delgado, la lámina de plástico se alimenta desde un rollo o una extrusora a un conjunto de cadenas indexadoras que incorporan pasadores o púas que perforan la lámina y la transportan a través de un horno para calentarla a la temperatura de conformado. La lámina calentada se indexa luego a una estación de conformado donde un molde y una caja de presión se cierran sobre la lámina, y luego se aplica vacío para eliminar el aire atrapado y para introducir o colocar el material en el molde junto con aire a presión para dar forma al plástico según la forma detallada del molde. (Normalmente se utilizan asistentes de tapón además del vacío en el caso de piezas conformadas más altas y de embutición más profunda para proporcionar la distribución y el espesor de material necesarios en las piezas terminadas). Después de un ciclo de conformado corto, se activa una ráfaga de presión de aire inversa desde el lado de vacío del molde cuando se abre la herramienta de conformado, comúnmente denominada eyección de aire, para romper el vacío y ayudar a las piezas conformadas a salir del molde. También se puede utilizar una placa extractora en el molde a medida que se abre para la expulsión de piezas más detalladas o con áreas socavadas o de desmoldeo negativo. La lámina que contiene las piezas formadas se introduce entonces en una estación de recorte de la misma máquina, donde una matriz corta las piezas del resto de la lámina, o bien se introduce en una prensa de recorte independiente donde se recortan las piezas formadas. El resto de la lámina, una vez recortadas las piezas formadas, se suele enrollar en una bobina de recogida o introducir en un granulador en línea para su reciclaje.

Los controles por microprocesador y computadora en la maquinaria más moderna permiten un control de proceso y una repetibilidad mucho mayores de las configuraciones del mismo trabajo en una misma serie de producción, con la posibilidad de guardar los ajustes de calentamiento del horno y la temporización del proceso entre trabajos. La capacidad de colocar las láminas conformadas en una estación de recorte en línea para un registro de recorte más preciso ha mejorado gracias al uso común de servomotores eléctricos para la indexación de cadenas en lugar de cilindros neumáticos, cremalleras y embragues en máquinas más antiguas. Los servomotores eléctricos también se utilizan en algunas máquinas de conformado modernas y más sofisticadas para la actuación de las placas de la máquina donde se montan las herramientas de conformado y recorte, en lugar de los cilindros neumáticos que tradicionalmente han sido el estándar de la industria, lo que proporciona un control más preciso sobre las velocidades de apertura y cierre y la temporización de las herramientas. Los calentadores de horno de cuarzo y de panel radiante generalmente proporcionan un calentamiento de lámina más preciso y completo que los calentadores antiguos de tipo varilla de calibración, y permiten una mejor zonificación de los hornos en áreas de calor ajustable.

Se ha desarrollado una nueva tecnología, ToolVu, ^{[ 2 ]} para proporcionar información en tiempo real sobre las máquinas termoformadoras. Este sistema autónomo se conecta directamente a la termoformadora y utiliza múltiples sensores para registrar datos de producción en tiempo real, incluyendo presión de aire, temperatura, galgas extensométricas de la herramienta y otras especificaciones. El sistema emite múltiples advertencias y alertas cuando los parámetros de producción preestablecidos se ven comprometidos durante una ejecución. Esto reduce el tiempo de inactividad de la máquina, disminuye el tiempo de arranque y reduce el desperdicio inicial.

Una parte integral del proceso de termoformado es el utillaje, que es específico para cada pieza que se va a producir. El termoformado de calibre delgado, como se describió anteriormente, casi siempre se realiza en máquinas en línea y normalmente requiere moldes, ayudantes de tapón, cajas de presión y todas las placas de montaje, así como el utillaje de recorte y las piezas de apilamiento correspondientes al trabajo. El termoformado de calibre grueso o pesado también requiere utillaje específico para cada pieza, pero debido a que el tamaño de la pieza puede ser muy grande, los moldes pueden ser de aluminio fundido u otro material compuesto, así como de aluminio mecanizado como en el caso del calibre delgado. Normalmente, las piezas de calibre grueso deben recortarse en fresadoras CNC o recortarse manualmente con sierras o fresadoras manuales. Incluso la máquina de termoformado más sofisticada está limitada por la calidad del utillaje. Algunos grandes fabricantes de termoformado optan por tener instalaciones de diseño y fabricación de utillaje internas, mientras que otros recurren a talleres de fabricación de utillaje externos para construir el utillaje.

Existen dos categorías generales de procesos de termoformado. ^{[ 3 ]} Las láminas con un espesor inferior a 1,5  mm (0,060  pulgadas) suelen suministrarse a la máquina de termoformado desde rollos o desde una extrusora de láminas. Las aplicaciones de termoformado de calibre fino, ya sea mediante alimentación por rollo o extrusión en línea, están dominadas por envases desechables rígidos o semirrígidos. Las láminas con un espesor superior a 3  mm (0,120  pulgadas) suelen suministrarse a la máquina de conformado manualmente o mediante un método de alimentación automática, ya cortadas a las dimensiones finales. Las aplicaciones de termoformado de láminas cortadas de gran espesor se utilizan principalmente como componentes estructurales permanentes. Existe un mercado pequeño pero en crecimiento de calibre medio que forma láminas de 1,5  mm a 3  mm de espesor.

El conformado de gran espesor utiliza el mismo proceso básico que el conformado continuo de láminas delgadas, generalmente colocando la lámina de plástico caliente sobre un molde. Muchas aplicaciones de conformado de gran espesor utilizan solo vacío en el proceso de conformado, aunque algunas utilizan dos mitades de herramientas de conformado acopladas e incluyen presión de aire para ayudar al conformado. Los parabrisas de aeronaves y las ventanas de las torretas de ametralladoras impulsaron el avance de la tecnología de conformado de gran espesor durante la Segunda Guerra Mundial. Las piezas de gran espesor se utilizan como superficies cosméticas en estructuras permanentes como quioscos, automóviles, camiones, equipos médicos, equipos de manipulación de materiales, refrigeradores, spas y cabinas de ducha, así como equipos eléctricos y electrónicos. A diferencia de la mayoría de las piezas termoformadas delgadas, las piezas de gran espesor a menudo se trabajan a mano después del conformado para recortarlas a la forma final o para perforarlas, cortarlas o acabarlas, según el producto. Los productos de gran espesor suelen ser de uso final "permanente", mientras que las piezas delgadas se diseñan con mayor frecuencia para ser desechables o reciclables y se utilizan principalmente para envasar o contener alimentos o productos. El termoformado de gran espesor se utiliza normalmente para volúmenes de producción de 250 a 3000 unidades anuales, con menores costes de utillaje y un desarrollo de producto más rápido que otras tecnologías de plásticos como el moldeo por inyección .

El Olimunllum CF/PEEK se obtiene mediante termoformado de gran espesor a partir de finas capas de fibras previamente impregnadas, formando láminas totalmente consolidadas. La principal diferencia con las placas compuestas a medida reside en la orientación estandarizada de las fibras de refuerzo, el contenido de polímero estandarizado y los espesores de lámina estandarizados. Esto facilita el diseño y el procesamiento posterior mediante herramientas idénticas o similares a las que se utilizan habitualmente con materiales metálicos ligeros como el aluminio , el titanio y el acero .

• Molde de yeso
• Molde de madera
• Molde de plástico
• Molde de aluminio

El mercado norteamericano, de más de 10.000 millones de dólares, se ha caracterizado tradicionalmente por tener 3/4 de calibre fino y 1/4 de calibre grueso. En 2003 , había alrededor de 150 termoformadores de calibre fino en Norteamérica. El sesenta por ciento fabricaba productos propios. El treinta por ciento eran fabricantes de moldes personalizados y el 10 por ciento eran fabricantes de equipos originales con capacidad de moldeo propia. Había casi una docena de fabricantes de moldes de calibre fino con ventas anuales de al menos 100 millones de dólares. El más grande tenía ventas anuales superiores a 1.000 millones de dólares. Había alrededor de 250 fabricantes de moldes de calibre grueso en Norteamérica. Casi todos eran fabricantes de moldes personalizados. Solo dos o tres fabricantes de moldes de calibre grueso tenían ventas anuales superiores a 100 millones de dólares. El más grande tenía ventas anuales de alrededor de 140 millones de dólares. Beaverton, Michigan , es conocida como la capital mundial del termoformado de plásticos, impulsada por la proximidad de Dow Chemical Company de Midland, Michigan .

• Envase tipo blíster
• Moldeo por soplado
• Microtermoformado
• Moldeo (proceso)
• Embalaje
• Termoplástico
• Grapadora caliente
• Pistola de aire caliente