شکل دهی خلاء چیست؟
شکل دهی خلاء یک روش تولیدی است که برای شکل دادن به مواد پلاستیکی استفاده می شود. در طول فرآیند شکل‌دهی خلاء، یک ورقه پلاستیکی گرم می‌شود و سپس با استفاده از مکش به اطراف یک قالب ساخته می‌شود.شکل‌دهی خلاء برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای تولیدی، از قطعات سفارشی کوچک تولید شده در دستگاه‌های رومیزی تا قطعات بزرگ تولید شده بر روی ماشین‌های صنعتی خودکار استفاده می‌شود.
تفاوت بین شکل دهی خلاء، شکل دهی حرارتی و شکل دهی تحت فشار چیست؟
ترموفرمینگ یک فرآیند تولیدی است که در آن یک ورق پلاستیکی حرارت داده می شود تا انعطاف پذیر شود، سپس با استفاده از یک قالب شکل می گیرد یا کانتور می شود و برای ایجاد یک قطعه یا محصول نهایی تراش داده می شود. شکل دهی خلاء و شکل دهی تحت فشار دو نوع از محبوب ترین فرآیندهای ترموفرمینگ هستند. تفاوت اصلی شکل‌دهی خلاء با سایر فرآیندهای ترموفرمینگ، روش‌های مورد استفاده برای شکل‌دهی قطعات و تعداد و نوع قالب‌های مورد استفاده است.شکل دهی خلاء ساده ترین نوع ترموفرمینگ پلاستیکی است که از یک قالب و فشار خلاء برای بدست آوردن هندسه قطعه مورد نظر استفاده می کند. برای قطعاتی که فقط باید در یک طرف به طور دقیق شکل داده شوند، ایده آل است، مانند بسته بندی کانتور برای مواد غذایی یا لوازم الکترونیکی.
دو نوع اصلی قالب وجود دارد – نر یا مثبت (که محدب هستند) و ماده یا منفی که مقعر هستند. در قالب های نر، ورق پلاستیک روی قالب قرار می گیرد تا ابعاد داخلی قسمت پلاستیکی را مشخص کند. در قالب های مادگی، ورق ترموپلاستیک در داخل قالب قرار می گیرد تا ابعاد بیرونی قطعه به طور دقیق شکل بگیرد. در شکل گیری فشار، یک ورق پلاستیکی گرم شده (از این رو نام آن) بین دو قالب فشرده می شود به جای اینکه در اطراف یک قالب قرار گیرد. قالب با استفاده از مکش شکل‌دهی تحت فشار برای تولید قطعات یا قطعات پلاستیکی که باید در هر دو طرف شکل دقیق‌تری داشته باشند و/یا به کشش عمیق‌تری نیاز دارند، ایده‌آل است (مانند روکش‌های لوازم خانگی که باید از نظر زیبایی ظاهری دلپذیر به نظر برسند). در قسمت بیرونی قرار دهید و در جای خود بچسبانید یا اندازه دقیق آن را در قسمت داخلی قرار دهید.
شکل‌دهی خلاء چگونه کار می‌کند؟ فرآیند شکل‌دهی گام به گام خلاء به شرح زیر است:
گیره: یک ورق پلاستیکی در یک قاب باز قرار داده شده و در جای خود محکم می شود.
حرارت: ورق پلاستیکی با استفاده از منبع حرارتی نرم می شود تا زمانی که به دمای شکل دهی مناسب برسد و انعطاف پذیر شود.
خلاء: چارچوب حاوی ورق پلاستیکی گرم شده و انعطاف پذیر روی قالب پایین می آید و از طریق خلاء در طرف دیگر قالب به جای خود کشیده می شود. قالب‌های ماده (یا محدب) باید سوراخ‌های کوچکی در شکاف‌ها ایجاد کنند تا خلاء بتواند به طور مؤثر ورق ترموپلاستیک را به شکل مناسب بکشد.
خنک شدن: هنگامی که پلاستیک در اطراف/داخل قالب قرار گرفت، باید خنک شود. برای قطعات بزرگتر، گاهی اوقات از فن ها و/یا مه خنک برای تسریع این مرحله در چرخه تولید استفاده می شود.
رهاسازی: پس از خنک شدن پلاستیک، می توان آن را از قالب خارج کرد
برش: قسمت تکمیل شده باید از مواد اضافی بریده شود و لبه ها ممکن است نیاز به برش، سنباده زدن یا صاف کردن داشته باشند.
شکل دهی خلاء یک فرآیند نسبتاً سریع است که مراحل گرمایش و جاروبرقی معمولاً فقط چند دقیقه طول می کشد. با این حال، بسته به اندازه و پیچیدگی قطعات در حال ساخت، خنک‌سازی، اصلاح و ایجاد قالب می‌تواند بسیار طولانی‌تر طول بکشد.
مزایا و معایب شکل دهی خلاء چیست؟
بسیاری از تولیدکنندگان، طراحان و دیگر متخصصان شکل‌دهی خلاء را انتخاب می‌کنند زیرا ترکیبی از انعطاف‌پذیری طراحی را با هزینه نسبتاً پایین در مقایسه با سایر روش‌های تولید ارائه می‌دهد. مزایای شکل دهی خلاء عبارتند از:
مقرون به صرفه بودن
به ویژه برای تولیدات کوچکتر (250-300 واحد در سال)، شکل دهی خلاء معمولاً مقرون به صرفه تر از سایر روش های تولید، مانند قالب گیری تزریق پلاستیک است. مقرون به صرفه بودن شکل دهی خلاء عمدتاً به دلیل هزینه کمتر برای ابزار و نمونه سازی است. بسته به مساحت سطح قطعات در حال ساخت و ابعاد قاب گیره، ابزار برای قالب گیری تزریقی می تواند دو تا سه برابر بیشتر از مقدار مورد نیاز برای ابزارسازی برای ترموفرمینگ پلاستیکی یا شکل دهی خلاء هزینه داشته باشد.
زمان چرخه
شکل‌دهی خلاء نسبت به سایر روش‌های تولید سنتی زمان چرخه سریع‌تری دارد، زیرا قطعات را می‌توان سریعتر ساخت. زمان تولید برای قالب‌گیری خلاء معمولاً نصف مدت زمان لازم برای تولید ابزار برای قالب‌گیری تزریقی است. هنگامی که از پرینترهای سه بعدی برای ایجاد قالب استفاده می شود، زمان چرخه می تواند حتی سریعتر باشد. با افزایش کارایی فرآیند تولید، شکل‌دهی خلاء، کسب‌وکارها را قادر می‌سازد تا طرح‌های جدید را سریعتر در اختیار مصرف‌کنندگان قرار دهند.
انعطاف پذیری
شکل‌دهی خلاء به طراحان و تولیدکنندگان این انعطاف‌پذیری را می‌دهد تا طرح‌های جدید را آزمایش کنند و نمونه‌های اولیه را بدون سربار یا تاخیر زیاد بسازند. قالب‌ها را می‌توان از چوب، آلومینیوم، فوم ساختاری یا پلاستیک‌های چاپ سه‌بعدی ساخت، بنابراین می‌توان آنها را در مقایسه با سایر فرآیندهای تولید راحت‌تر تغییر داد و/یا اصلاح کرد.
شکل‌دهی خلاء همچنین به طراحان این امکان را می‌دهد تا گزینه‌های رنگی و سفارشی‌سازی بیشتری را به مشتریان ارائه دهند. این به بسیاری از مشاغل این آزادی را می دهد که طرح های منحصر به فرد و تولید محصولات سفارشی مانند نگهدارنده های دندانی را با قیمتی مقرون به صرفه به مشتریان ارائه دهند.
ساخت مواد استریل و مواد غذایی
سازندگان اغلب از شکل‌دهی خلاء برای تولید ظروف و قطعات مناسب برای صنایع پزشکی استفاده می‌کنند، زیرا با پلاستیک‌هایی که می‌توانند استریل شوند یا عاری از آلاینده‌ها نگهداری شوند، سازگار است. به عنوان مثال، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) اغلب برای ظروف نگهداری مواد غذایی استفاده می شود.
مقاومت HDPE در برابر ترکیبات اسیدی، آن را به یک ماده قابل دوام برای ظروف پاک کننده محصولات با فرم دهی خلاء تبدیل می کند. پلاستیک های درجه پزشکی در شکل دهی خلاء برای ایجاد قطعاتی استفاده می شوند که می توانند در برابر فرآیندهای استریلیزاسیون مقاومت کنند و دستورالعمل های پزشکی و/یا دارویی سختگیرانه را رعایت کنند.
محدودیت های شکل دهی خلاء
در حالی که شکل‌دهی خلاء مزایای زیادی دارد، اما محدودیت‌هایی نیز دارد. شکل دهی خلاء فقط برای قطعاتی با دیواره های نسبتا نازک و هندسه ساده قابل اجرا است. قطعات تمام شده ممکن است ضخامت دیواره ثابتی نداشته باشند و قطعات مقعر با کشش عمیق به سختی با استفاده از شکل دهی خلاء تولید می شوند.
علاوه بر این، در حالی که شکل دهی خلاء اغلب مقرون به صرفه ترین انتخاب برای مقادیر تولید کوچک تا متوسط است، سایر فرآیندهای تولید پلاستیک می توانند برای دوره های تولید بسیار بزرگ مقرون به صرفه تر باشند.
کاربردهای شکل دهی خلاء
در جامعه مدرن، گذراندن یک روز کامل بدون تماس با حداقل یک بخش که از طریق شکل دهی خلاء ساخته شده است، یک چالش است. این فرآیند تولید برای تولید طیف گسترده ای از قطعات در بخش عظیمی از صنایع از جمله:
خودرو و حمل و نقل
سازندگان از شکل‌دهی خلاء برای ایجاد تعدادی قطعه و قطعات در اتومبیل‌ها، اتوبوس‌ها، قایق‌ها و هواپیماها استفاده می‌کنند. در خودروها، همه چیز از ضربه گیر گرفته تا کفپوش و حتی تخت های کامیون با استفاده از شکل دهی خلاء تولید می شود.
بزرگترین دستگاه شکل دهی خلاء چرخهی جهان را در حال کار ببینید.
شکل‌دهی خلاء به شرکت‌های خودرو اجازه می‌دهد تا گزینه‌های رنگی و جزئیات مختلفی را برای مصرف‌کنندگان تولید کنند و به طراحان این آزادی را می‌دهد تا نمونه‌های اولیه جدید را در فرآیند توسعه آزمایش کنند.
صنعتی
سازندگان همچنین از شکل دهی خلاء برای تولید بسیاری از جعبه های صنعتی و ظروف کانتور برای ماشین آلات استفاده می کنند.
ببینید چگونه تابلوهای اکریلیک یا نورگیرها با شکل‌دهی خلاء تولید می‌شوند،
شکل دهی خلاء یک فرآیند تولید عالی برای قطعاتی است که عمدتاً در خارج استفاده می شوند یا آنهایی که ممکن است در تماس با منبع گرما باشند زیرا تولید کنندگان صنعتی می توانند از انواع مواد مقاوم در برابر شعله و مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش استفاده کنند. به عنوان مثال، پلی وینیل کلرید UL 94 V-0 ضد حریق (PVC) و اکریلیک فیلتر کننده اشعه ماوراء بنفش (PMMA) هر دو می توانند در خلاء تشکیل شوند. بسته بندی و نمایشگر
اگر محصولی را خریداری می‌کنید که از جنس پلاستیک است که با طراحی آن محصول مطابقت دارد، احتمال زیادی وجود دارد که بسته‌بندی از طریق شکل‌دهی خلاء ساخته شده باشد. تیغ‌ها، مسواک‌ها، لوازم الکترونیکی، لوازم آرایش و پاک‌کننده‌ها اغلب در بسته‌بندی‌هایی عرضه می‌شوند که از خلاء تشکیل شده است.
این سینی نمایش با استفاده از فرمینگ خلاء ساخته شده است. (منبع)
علاوه بر این، نمایشگرهای بازاریابی، نمایشگرهای نقطه خرید (POP) و وسایل درپوش انتهایی راهروهای مواد غذایی اغلب با استفاده از شکل دهی خلاء تولید می شوند.
بسته بندی مواد غذایی
شکل‌دهی خلاء اغلب برای بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شود، زیرا با پلاستیک مناسب مواد غذایی سازگار است و می‌تواند قطعاتی تولید کند که به راحتی ضدعفونی شوند.
کالاهای مصرفی
لیست کالاهای مصرفی ساخته شده با استفاده از شکل دهی خلاء گسترده است. تولیدکنندگان می‌توانند محصولاتی از جمله اسباب‌بازی‌های کودکان، لوازم جانبی سفر و دکور خانه را با استفاده از شکل‌دهی خلاء تولید کنند.
این ویدئو را تماشا کنید تا ببینید چمدان های سخت با استفاده از فرمینگ خلاء چگونه تولید می شوند.
پزشکی
قطعات و اجزای پزشکی که نیاز به ضد میکروبی یا مقاومت در برابر آلاینده ها دارند، اغلب از طریق شکل دهی خلاء ساخته می شوند این سینی های خلاء، اجزای پزشکی را ایمن می کنند. (منبع)
این شامل بسته بندی پزشکی، بسته بندی قرص های سینی دارویی، اجزای تخت های بیمارستانی و قطعات بیرونی دستگاه MRI و CT می شود.
قطعات سفارشی و جلوه های ویژه
وکیوم فرمینگ در صنایع مختلف برای ساخت قطعات سفارشی و منحصر به فرد مانند پایه های جلوه های ویژه استفاده می شود.
این ویدیو را تماشا کنید که در آن آدام ساوج توضیح می‌دهد که چگونه شکل‌دهی خلاء کار می‌کند و یک پایه سفارشی ایجاد می‌کند.
انواع ماشین آلات وکیوم فرمینگ
ماشین‌های شکل‌دهی خلاء از نظر اندازه، هزینه، پیچیدگی و قابلیت‌ها بسیار متفاوت هستند، به این معنی که طراحان مستقل، علاقه‌مندان، و تولیدکنندگان تجاری با هر سطح مهارتی می‌توانند مناسب را پیدا کنند. ماشین‌های شکل‌دهی خلاء از مدل‌های رومیزی کوچک که چند صد دلار قیمت دارند تا ماشین‌های صنعتی که هزاران قیمت دارند، متغیر است.
هنگام استفاده از دستگاه فرم‌دهی خلاء، به یاد داشته باشید که همیشه دستورالعمل‌های سازنده را دنبال کنید، از وسایل ایمنی استفاده کنید و فقط از دستگاه در مکانی با تهویه مناسب استفاده کنید.
مواد برای شکل دهی خلاء
انواع ترموپلاستیک ها با ساخت وکیوم فرمینگ سازگار هستند. برخی از رایج ترین پلاستیک های مورد استفاده عبارتند از:
اکریلیک (PMMA)
اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)
پلی کربنات (PC)
پلی اتیلن (PE)
پلی اتیلن ترفتالات گلیکول (PETG)
پلی پروپیلن (PP)
پلی استایرن (PS)
پلی وینیل کلراید (PVC)
نحوه ایجاد قالب برای ترموفرمینگ
طراحان و تولید کنندگان گزینه های متعددی برای تولید ابزار برای تولید فرمینگ خلاء دارند. انعطاف پذیری مزیت اصلی شکل دهی خلاء به عنوان یک روش تولید است و هر نوع فرآیند ساخت قالب مزایا و محدودیت های منحصر به فردی را ارائه می دهد. در اینجا چند مورد از محبوب ترین آنها وجود دارد:
قالب های پرینت سه بعدی
بسیاری از کسب‌وکارها برای ایجاد قالب‌هایی برای شکل‌دهی در خلاء به چاپ سه بعدی روی می‌آورند، زیرا زمان دوره سریع و قیمت پایین را ارائه می‌دهد، به‌ویژه برای کارهای کوتاه‌تر، قطعات سفارشی و طرح‌های نمونه اولیه. چاپ سه بعدی همچنین آزادی طراحی بی نظیری را برای ایجاد قالب های پیچیده و پیچیده ارائه می دهد.
مدل‌سازی قالب‌های شکل‌دهی خلاء خاک رس
علاقه‌مندان، طراحان و طراحانی که می‌خواهند یک نمونه اولیه سریع بسازند، می‌توانند از خاک رس مدل‌سازی برای ایجاد قالبی برای شکل‌دهی خلاء استفاده کنند. با این حال، باید توجه داشت که قالب های ساخته شده از خاک رس مدل سازی بعید است که بیش از چند مورد استفاده دوام بیاورند. گرمای موجود در شکل‌گیری خلاء می‌تواند باعث شکسته شدن قالب‌های رسی و شکستن سریع آن شود.
علاوه بر این، مهم است که به قالب‌های رسی قبل از استفاده برای شکل‌دهی خلاء، زمان کافی برای خشک شدن داده شود. تمام آب باید به طور کامل تبخیر شود یا از خاک رس پخته شود تا خلاء را مسدود نکند یا به تجهیزات وکیوم ساز آسیب نرساند.
قالب های وکیوم چوب
قالب های چوبی به طور قابل توجهی دوام بیشتری نسبت به قالب های سفالی دارند و می توانند چندین صد تا چند هزار بار را قبل از خراب شدن تحمل کنند. طراحان مستقل و خطوط تولید تجاری به طور یکسان از قالب های چوبی برای تولید محصولات خود استفاده می کنند. انتخاب یک چوب قوی تر، مانند بلوط، می تواند طول عمر قالب چوبی را بیشتر کند. قالب های چوبی یک انتخاب عالی برای قالب های ضخیم تر با حداقل جزئیات کوچک هستند.
محدودیتی که در این نوع قالب وجود دارد این است که در طی فرآیند شکل دهی خلاء کمی منبسط و منقبض می شود. در نهایت، این می تواند باعث شود که قالب چوبی ترک بخورد، خرد شود یا تاب بخورد. با این حال، چوب برای بسیاری از طرح‌های قالب انتخابی عالی است و ساختن طرح‌ها با استفاده از این محیط با چند ابزار ساده نجاری آسان است.
قالب های آلومینیومی ریخته گری
قالب‌های آلومینیومی گران‌تر هستند و تولید آنها بیشتر طول می‌کشد (زمان چرخه ممکن است بین دو هفته تا دو ماه باشد) نسبت به سایر گزینه‌های ابزار. به همین دلیل، قالب‌های آلومینیومی ریخته‌گری یا ماشین‌کاری شده اغلب برای نمونه‌های اولیه یا نمونه‌های اولیه مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، اما اغلب برای تولید در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند. ماشین‌های شکل‌دهی وکیوم صنعتی اغلب از ابزارآلات آلومینیومی استفاده می‌کنند، زیرا این قالب‌ها یکی از طولانی‌ترین طول عمر را در میان گزینه‌های ابزارسازی موجود برای شکل‌دهی خلاء دارند.
قالب های فوم ساختاری
قالب های فوم ساختاری می توانند جایگزین مقرون به صرفه ای برای قالب های ریخته گری آلومینیومی باشند در حالی که دوام قابل مقایسه ای را ارائه می دهند. قطعات فوم ساختاری وزن سبک‌تری نسبت به آلومینیوم ریخته‌گری دارند که می‌تواند در خطوط تولید خاص نیز مزیت زیادی داشته باشد.
مطالعه موردی: ایجاد نوآوری با شکل‌دهی خلاء و چاپ سه‌بعدی
اشفورد اورت مطالعه موردی: ایجاد نوآوری با شکل‌دهی خلاء و چاپ سه‌بعدی
Ashford Orthodontics، بزرگترین آزمایشگاه تخصصی ارتودنسی در بریتانیا، پیشگام در تولید لوازم دندانپزشکی با استفاده از ترکیبی از پرینت سه بعدی و شکل دهی خلاء است. با استفاده از هر دوی این روش‌های ساخت، آنها زمان کلی تولید خود را در مقایسه با رقبا کاهش داده‌اند و پزشکان را قادر می‌سازند تا تجربه سریعتر و یکپارچه‌تری برای بیمار فراهم کنند.
ارتودنسی Ashford قادر است نگهدارنده‌ها و سایر وسایل را تنها 48 ساعت پس از دریافت اسکن دیجیتال به پزشکان سفارش‌دهنده تحویل دهد، همه اینها به لطف چرخه تولید شبانه‌روزی دقیقاً هماهنگ شده آنها است. هنگامی که آزمایشگاه سفارش جدیدی دریافت می کند، اسکن های دیجیتال را بررسی می کنند، حرکات دندان را در نرم افزار CAD دندانپزشکی طراحی می کنند و سپس آنها را برای چاپ یک شبه به ناوگان قدرتمند پرینترهای سه بعدی آزمایشگاه می فرستند. روز بعد، ماکت های چاپ شده دندان های بیماران به عنوان قالب هایی برای نگهدارنده ها و تراز کننده های دندانی شفاف با خلاء استفاده می شود. با چاپ سه بعدی قالب های شکل دهنده خلاء شروع کنید.
ترکیب قالب‌های پرینت سه بعدی با شکل‌دهی خلاء به شما این امکان را می‌دهد که فرآیند تولید را با بهبود انعطاف‌پذیری، چابکی، مقیاس‌پذیری و کارایی آن افزایش دهید. طرح و انتخاب مواد خود را قبل از انتقال به تولید انبوه تأیید کنید و سری سفارشی یا محدود قطعات مصرف نهایی را با قالب‌های خلاء و قالب‌های پرینت سه بعدی تولید کنید.
جهت شرایط ثبت سفارش