La termoformatura consiste nello stampare a caldo un film o una lastra di materiale plastico plasmandone la forma per diverse esigenze

I termoformati vengono progettati in funzione dei prodotti da contenere e delle esigenze di presentazione. Questo processo produttivo viene molto utilizzato nel settore promozionale ed in particolare anche per la realizzazione di espositori.
Il processo utilizza basse pressioni e quindi gli stampi possono essere prodotti con materiali relativamente economici e attuabili in tempi brevi. Si tratta quindi di un processo adatto per la realizzazione di prototipi, di piccole e grandi produzioni per elementi di grande e medio formato.
Mentre fino a qualche anno fa la realizzazione della stampa era dominio della serigrafia e dell’off-set ora anche operatori della stampa digitale, dopo avere risolto alcune problematiche tecniche, sono riusciti ad inserirsi su questa filiera (vedi articolo pagina 20).

Il procedimento
Il processo comporta il riscaldamento di un foglio di plastica ancora morbido e malleabile e la sua applicazione su uno stampo. L’operazione di sottovuoto fa aderire perfettamente il foglio allo stampo sottostante. La forma in plastica, raffreddata e indurita, viene poi staccata dallo stampo ed è pronta per accogliere il prodotto. Fondamentale è la tenuta dell’inchiostro sullo stampato durante il procedimento termico. Inchiostri non adatti, stampati non asciugati bene o in modo errato possono portare a grandi problematiche di qualità. La seguente descrizione di procedimento accoglie tutte le fasi possibili di un processo di termoformatura. Non tutte le tecnologie sono provviste di tutte le funzionalità perché non sono sempre essenziali per il raggiungimento di un lavoro ottimale.

Serraggio: Il telaio di serraggio deve essere sufficientemente potente da garantire il perfetto bloccaggio del foglio di plastica durante il processo di formatura. Il telaio funziona per i materiali fino a 6mm con macchine a riscaldamento singolo e fino a 10 mm con macchine a riscaldamento doppio.

Riscaldamento: Gli elementi di riscaldamento sono generalmente degli elementi infrarossi montati all’interno di un piatto riflettente in alluminio. Per ottenere risultati di termoformatura ottimali è essenziale che il foglio da termoformare venga riscaldato uniformemente su tutta la superficie e tutto il suo spessore; è quindi necessario disporre di zone riscaldanti controllate da regolatori di energia. Le varie tecnologie vantano 2 tipologie di riscaldamento: quello in ceramica e quello in quarzo.
I pirometri e un controllo computerizzato consentono un controllo accurato del riscaldamento rilevando la temperatura di fusione del foglio e interagendo con il controllo del processo operativo. Un riscaldamento doppio assicura una penetrazione del calore uniforme e tempi di ciclo più rapidi. Consigliati soprattutto quando si esegue la formatura di materiali più spessi e di grande formato. A rischio di sbalzi di temperatura sono soprattutto le zone ai bordi della termopressa causati dalla temperatura d’ambiente ma anche dall’assorbimento di calore del metallo dalla macchina.

Livello del foglio: Durante la fase di riscaldamento tra il piano del riscaldamento inferiore e il foglio di plastica viene attivato un dispositivo fotoelettrico. Se il foglio di plastica si incurva e cola oltre la soglia di sicurezza, una piccola quantità di aria viene iniettata nella camera inferiore, sotto il foglio, sollevandolo ed impedendone il cedimento.

Pre-stiramento: Dopo aver raggiunto la temperatura di formatura, o stato “plastico”, il foglio di plastica può essere pre-stirato in modo tale da raggiungere uno spessore uniforme sulle pareti durante il processo di termoformatura. Grazie al sistema di controllo dell’altezza del pallone si possono ottenere risultati costanti. La pompa del sottovuoto, la pressione dell’aria ed altri strumenti opzionali, quali un controstampo, vengono utilizzati in un secondo momento nelle operazioni di stampaggio della plastica scaldata e stirata.

Controstampo: La termoformatura sottovuoto con controstampo (stampaggio) viene utilizzata quando il vuoto di formatura non è in grado di ripartire uniformemente il foglio termoplastico in tutti i settori dello stampo. Per facilitare una distribuzione uniforme del foglio si ricorre ad un dispositivo chiamato ‘cilindro’ che spinge il foglio nello stampo prima dell’avvio del processo di sottovuoto. Ciò consente ad una quantità superiore di materiale termoplastico di raggiungere sia il fondo dello stampo che gli angoli, limitando l’assottigliamento della plastica.

Vuoto: Il materiale riscaldato viene sottoposto al processo di sottovuoto che consente la formatura. Grazie ad una pompa è possibile estrarre l’aria intrappolata tra il foglio e lo stampo. La pompa del vuoto deve essere in grado di mantenere una pressione differenziale di circa 27bar sulla scala di mercurio. Nelle macchine più grandi si utilizza un serbatoio vuoto in combinazione con una pompa di vuoto ad alto volume. Ciò consente un vuoto istantaneo a doppio stadio che garantisce una rapida formatura del foglio riscaldato (prima che il calore scenda al di sotto della temperatura di formatura ideale).

Raffreddamento e rilascio: Prima di essere rilasciata, la plastica formata deve essere lasciata raffreddare. Se rilasciata troppo presto la formatura presenterà delle deformazioni. Per accelerare il raffreddamento alcuni macchinari sono attrezzati di ventilatori attivabili a termoformatura avvenuta o di dispositivi ad acqua nebulizzata (o nebbia spray). In questo caso viene spruzzato attraverso degli ugelli applicati ai ventilatori una sottile nebbia d’acqua refrigerata. Questa operazione, in combinazione con i ventilatori, può accelerare il ciclo di raffreddamento fino al 30% e favorire il controllo del ritiro delle parti termoformate. Per regolare la temperatura all’interno dello stampo sono altresì disponibili alcune unità di controllo che garantisco tempi di raffreddamento precisi e costanti soprattutto con polimeri cristallini come PP, HDPE e PET.

Rifilatura e finitura: La parte termoformata raffreddata viene tolta dalla macchina ed il materiale in eccesso eliminato. A formatura avvenuta si possono effettuare fori, scanalature, tagli ed anche operazioni di decorazione, stampa, rinforzo e assemblaggio. Esistono diversi metodi di rifilatura. Il tipo di apparecchiatura ideale dipende in gran parte dal tipo di taglio, dalle dimensioni dell’oggetto, dallo spessore del materiale e dalla quantità di produzione richiesta. Le parti a calibro sottile vengono generalmente rifilate su una pressa rifilatrice meccanica o pressa a rulli.

Hs/ki6

Fonte: formech

Il procedimento

Il procedimento di termoformatura nelle sue diverse fasi: 1) inserimento del stampo 3D 2) abbassamento del tavolo portastampo 3) appoggio del materiale da termoformare 4) fissaggio del foglio 5) preriscaldamento 6) messa sotto vuoto 7) rilascio del vuoto 8) tavolo in posizione di partenza 9) estrazione dell’oggetto termoformato