وکیوم فرمینگ

وکیوم فرمینگ فرآیندی است که در آن یک لایه پلاستیک روی قالب قرار می گیرد و سپس نیروی مکش به منظور شکل دادن پلاستیک اعمال می شود. این فرآیند، به عنوان ساده ترین شکل ترموفرمینگ پلاستیک نیز شناخته می شود زیرا تنها به یک قالب نیاز است و پلاستیک روی آن قرار می گیرد.

فرآيند وکيوم فرمينگ

به طور کلی، ترموفرمینگ به دو دسته وکیوم فرمینگ و شکل دهی فشاری طبقه بندی می شود. تفاوت اصلی این دو روش، تعداد قالب های مورد استفاده در ساخت محصول آنها است. وکيوم فرمينگ با استفاده از یک قالب و یک پمپ خلاء انجام می شود. ورق گرم شده در قالب قرار گرفته و با استفاده از خلا، در قالبی با شکل دلخواه قرار می گیرد. به طور عمده در بسته بندی کانتوری مواد غذایی و الکترونیک و … استفاده می شود. در عین حال، شکل دهی فشاری با کمک دو قالب انجام می شود. ورق در داخل یک قالب قرار می گیرد و سپس با قرار دادن قالب دیگر به جای استفاده از مکش پمپ خلاء، فشار داده می شود. این فرآیند، برای ساخت قطعات پلاستیکی که به شکلی یکنواخت و عمیق تر در قالب نیاز دارند، بسیار مناسب است.

خدمات وکیوم فرمینگ

ساخت قالب وکیوم فرمینگ

ساخت قالب وکیوم فرمینگ از طریق دستگاه CNC و یا ماکت سازی انجام می شود. در روش ماکت سازی، ابتدا با استفاده از ابزار و چوب ماکت ساخته می شود و سطوح مختلف آن به طور کامل سنباده زنی می شود. در این روش، از رزین برای قالب گیری استفاده می شود و با ریخته گری و سنباده زنی، قالب سازی وکیوم فرمینگ انجام می شود.

از مزایای روش ماکت سازی می توان به هزینه و زمان کمتر، راحتی عملیات و دسترسی راحت تر اشاره کرد. اما لازم به ذکر است که دقت ابعاد و انداره ها و همچنین کیفیت نهایی قالب در این روش پایین است.

قالب سازی وکیوم فرمینگ با استفاده از دستگاه های CNC توسط نرم افزارها و مدل سازی سه بعدی انجام می شود. پس از طراحی مدل ها به کمک نرم افزار، قالب ها با استفاده از دستگاه CNC تولید می شوند. ساخت قالب وکیوم فرمینگ با CNC سبب حصول قالبی صاف و صیقلی می شود که دقت بالا و کیفیت مناسبی دارد. اما لازم به ذکر است که قالب سازی وکیوم فرمینگ با این روش زمان بر است و هزینه بالاتری نسبت به روش ماکت سازی دارد. همچنین، امکان ایجاد تغییرات در این روش محدود است.

فرآیند وکیوم فرمینگ

فرآیند وکیوم فرمینگ شامل مراحل مختلفی است که در ادامه به صورت گام به گام توضیح داده شده است.

مرحله بستن فیلم یا ورق وکیوم فرمینگ (clamping)

در این مرحله، ورق وکیوم فرمینگ در دستگاه نگه داشته می شود و برای این منظور باید گیره ها به اندازه ای محکم باشند که مواد را در جای خود نگه دارند. لازم به ذکر است که متناسب با ضخامت ورق وکیوم فرمینگ ، باید به آن حرارت داده شود.

مرحله گرمایش در وکیوم فرمینگ

نکته قابل توجه در این مرحله این است که ورق وکیوم فرمینگ در تمامی ضخامت ها به طور یکنواخت گرم شود. به این منظور، نیاز به کنترل‌کننده های انرژی در هر ناحیه وجود دارد تا دمای بهینه را برای مواد تنظیم کنند. سرامیک ها به دلیل جرم حرارتی بالایی که دارند سازگار نیستند. همین امر باعث می شود زمان زیادی برای گرم شدن آنها صرف شود و در نتیجه ساخت قالب وکیوم فرمینگ زمان زیادی می برد.

پیرومترها می توانند در تعیین دمای ذوب دقیق مواد کمک کنند و در صورت اتصال به سیستم کنترل دما، این امر امکان پذیرتر خواهد بود. اگر ورق وکیوم فرمینگ ضخیم باشد ، توصیه می شود از هیتر کوارتز دوقلو استفاده شود. زیرا استفاده از آن به افزایش نفوذ گرما به مواد ضخیم تر، به طور یکنواخت، در کل سطح ورق کمک می کند. این استراتژی های گرمایش می توانند به نفوذ گرما با دقت و هزینه پایین کمک کنند.

مرحله وکیوم فرمینگ

پس از آنکه ورق وکیوم فرمینگ حرارت داده شد ، آماده شکل دهی و قالب گیری می شود. در این مرحله، ورق حرارت داده شده و انعطاف پذیر ، با قالب سرد تماس پیدا می کند و بلافاصله، هوای بین ورق و قالب توسط پمپ خلا تخلیه می شود. سپس، ورق به طور کامل روی قالب می نشیند و شکل قالب را به خود می گیرد.

مرحله وکيوم فرمينگ

مرحله خنک سازی و آزاد سازی

مرحله خنک سازی به منظور جلوگیری از تغییر شکل محصول مورد نظر، ضروری است. در داخل دستگاه وکیوم فرمینگ فن هایی برای خنک سازی تعبیه شده است. به غیر از فن ها، نازل هایی به فن ها متصل شده اند که آب سرد را مستقیماً روی ورق وکیوم فرمینگ اسپری می کنند که همراه با فن ها، فرآیند خنک سازی را سرعت می بخشند.

سیستم خنک کننده فرآیند وکيوم فرمینگ

برای کمک به فرآیند خنک سازی، واحدهای کنترل دما به منظور تنظیم دمای خنک کننده این پلیمرها هنگام خروج از دستگاه وجود دارند. هنگامی که ورق پلاستیکی قالب گیری شده خنک شد، در مرحله بعدی از دستگاه خارج می شود.

مرحله نهایی در وکیوم فرمینگ

پس از آزادسازی ورق پلاستیکی از دستگاه، ورق قالب گیری شده تراش داده می شود. برش ها، سوراخ ها یا شکاف ها در داخل ورق ها بر اساس نیاز محصول ایجاد می شوند. مرحله تمام کاری شامل تزئین، پرینت یا هر نوع استحکام بخشی است. انواع مختلفی از برش نیز وجود دارد که به عوامل مختلفی مانند اندازه قطعه، نوع برش، ضخامت مواد و … بستگی دارد. به عنوان مثال، قطعات گیج نازک معمولاً بر روی یک پرس مکانیکی برش داده می شوند که به پرس غلتکی معروف است.

مواد قابل استفاده در وکیوم فرمینگ

خدمات وکیوم فرمینگ را می توان بر روی انواع ترموپلاستیک ها انجام داد. برخی از مواد قابل استفاده در این فرآیند شامل موارد زیر است:

• پلی کربنات (PC): پلی کربنات یک پلیمر پلاستیکی است که برای ساخت بسیاری از قطعات ماشین استفاده می شود. PC پلیمری نشکن و بسیار مقاوم است. همچنین، از یک طرف یا هر دو طرف در برابر اشعه ماورا بنفش محافظت می شود. وزن آن نصف شیشه است و از این رو نصب و جابجایی آنها در دستگاه آسان است. در پخش کننده های نور، نورگیرها، تزئینات هواپیما و … استفاده می شود.
• پلی استایرن (PS): پلی استایرن همه کاره ترین ترموپلاستیک موجود در بسیاری از فرمولاسیون ها است. این نوع پلیمر دارای خواص الکتریکی خوب، ثبات ابعادی، هزینه کم و پردازش آسان است که در بسته بندی مواد غذایی، لیوان های یکبار مصرف و بشقاب ها استفاده می شود.
• پلی پروپیلن (PP): پلی پروپیلن در خدمات وکیوم فرمینگ به عنوان ماده ای برای اشیا خاص مانند مدل سازی ، صنایع دستی و … استفاده می شود. ورق وکیوم فرمینگ انعطاف ناپذیر ، نیمه-صلب است و مقاومت شیمیایی بالایی دارد. علاوه بر این، از نظر ظاهری کریستالی، غیر قطبی و نیمه شفاف هستند.
• پلی وینیل کلراید (PVC): پلی وینیل کلراید به آسانی در دسترس است و در مقادیر زیاد مورد استفاده قرار می گیرد. در مقایسه با سایر پلیمرهای پلاستیکی، بسیار مقرون به صرفه است و استحکام کششی، سختی و چگالی بالایی دارد. علاوه بر این، سازگار با محیط زیست است و مقاومت شیمیایی بالایی دارد. PVC عمدتا برای اهداف تجاری مانند چاپ دیجیتال و صفحه نمایش، لمینیت و … استفاده می شود.
• پلی اتیلن (PE): پلی اتیلن یک ورق وکیوم فرمینگ است که در برابر آب و مواد شیمیایی بسیار مقاوم است. در محیط های برودتی بسیار پایدار است و ضریب مقاومتی پایینی دارد و بسیار چکش خوار است. به دلیل هزینه پایین آن، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد و تقریبا برای همه محیط ها مناسب است.
• اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS): وکیوم فرمینگ abs که یک ترموپلاستیک نامحلول در آب است ، مقاومت در برابر تنش، سایش و ضربه بسیار خوبی دارد و یکی از روش های تولید ورق abs محسوب می شود. خدمات وکیوم فرمینگ abs به دلیل خواص الکتریکی ، سختی، سفتی و پایداری آن مورد توجه قرار گرفته است.

هزینه وکیوم فرمینگ

خدمات وکیوم فرمینگ به دلیل هزینه پایین و بهره وری بالا در مقیاس بزرگ مورد توجه قرار گرفته است. چراکه نسبت به دیگر فرآیندهای دیگر قالب گیری، مقرون به صرفه تر است. هزینه وکیوم فرمینگ به مواد اولیه مصرفی نیز بستگی دارد. اما به طور کلی، از آنجایی که ابزارهای این فرآیند به راحتی در دسترس هستند و هزینه ابزارها پایین است، در نتیجه استفاده از این نوع خدمات صرفه اقتصادی دارد.