Как сделать термовакуумную формовку
Вакуумный пресс своими руками чертежи
Я понимаю, что не я первый и не я последний создаю свой вакуумно-формовочный станок, но все же хочу поделиться с вами статьей о нем.
Конструкция для вакуумной формовки своими руками стандартная: деревянная рамка для фиксации материала, которому придается форма, и деревянный ящик с отверстиями в крышке сверху в качестве вакуумной камеры. Самый недорогой в исполнении вариант.
Особенности используемого оборудования и материалов
Наиболее популярный для штамповки материал – АБС. Вакуумная формовка АБС пластика и его модификаций позволяет производить большинство изделий из всего ассортимента пластиковой продукции.
Кроме этого, используют следующие материалы:
Оборудование для формовки пластика
Все формовочные станки имеют схожую конструкцию и работают по одному принципу. Различия присутствуют в размерах рабочего пространства, нагревательных элементах, способе подачи листа и съема готовой продукции. Также есть варианты формовки с использованием пуансона (обратной матрицы). Этот способ используется для изготовления деталей с большей точностью.
Многие производители оборудования предлагают опциональную оснастку своих изделий. То есть функциональность формовочного станка может быть такой, какая необходима конкретному заказчику. Наиболее низкая цена оборудования с малым рабочим столом и без автоматической подачи заготовки. Например, стоимость станка с рабочим столом 400*500 мм – 100 000 – 150 000 рублей.
Также немалое значение имеет мощность вакуумного насоса, которым комплектуется станок. От этого зависит с каким материалом может работать то или иное оборудование. Имеется в виду толщина пластика, а также некоторые его виды, для качественной формовки которых необходимо значительное разрежение среды.
Основные узлы формовочного станка
Пресс для вакуумной формовки пластика включает в себя следующие элементы:
Для запуска полноценного производства недостаточно купить станок для вакуумной формовки пластика, кроме него понадобится изготовить матрицу и возможно обратный прижимной профиль – пуансон. Выбор материала для этих деталей определяет сложность и глубину рельефа будущего изделия, а также количество циклов формовки. Наиболее подходящий материал для изготовления матрицы – алюминий и его сплавы.
Вакуумная формовка. Третья, четвертая ошибка
Когда у Вас готова матрица можно приступать к процессу формовки. Мы решили сами сделать формовочный стол. Казалось бы, ничего сложного: стол необходимого размера с технологическими отверстиями для отведения воздуха, вакуумный насос, инфракрасные лампы. Под размеры модели заранее была сделана рама.
Фото нашего «станка» не сделали, но выглядело это примерно так. Сказалось отсутствие опыта. Качественного изделия не получилось.
Наша четвертая ошибка была в том, что мы слишком рано купили листы АБС-пластика. Пока мы ждали модель, пластик абсорбировал влагу из воздуха. Из-за этого при формовании появились артефакты в виде пузырей, пришлось купить новые листы АБС.
И как иногда бывает, под конец наших мучений мы нашли знакомых, которые оказывают полный цикл услуг по подготовке модели и термо-вакуумной формовке. Находятся они в Нижнем Новгороде, но предложили помочь за очень адекватные деньги. В итоге процесс формовки мы полностью отдали на аутсорс.
Основной процесс формовки:
Вакуумная формовка своими руками
Конечно, самодельный станок будет не таким мощным, поэтому громоздких предметов сделать не получится и времени на изготовление придется потратить больше. Но интерес и небольшие бытовые потребности такой станок вполне удовлетворит. Также данный аппарат подойдет для изготовления различных моделей (самолетов, кораблей, машин). Это своеобразный аналог 3Д-принтера.
Как сделать самодельный станок для вакуумной формовки
Для изготовления станка вакуумной формовки своими руками понадобится следующее:
Листовая фанера 15-20 мм или ДСП
Профилированная труба 20*20
Компрессор от пылесоса
Нагревательный тен (например от духовки)
Железные ножки от стула
Конструкция весьма простая, над теном мы нагреваем пластик, а потом переносим его на вакуумный стол, где компрессор притягивает разогретый пластик к рабочей поверхности. Пластик встречает на своем пути модель, по которой и принимает форму.
Итак, приступаем к изготовлению.
Для начала изготавливается держатель для компрессора, используются обычные бруски из хозмага.
Стенки самодельного вакуумного станка собираются с помощью имеющейся под рукой фурнитуры.
В боках стенок прорезаются отверстия для выхода воздуха от компрессора.
Рабочая поверхность просверливается отверстиями с шагом 20 мм.
Перед креплением рабочей поверхности на стенки укладывается уплотнитель. Можно использовать и силиконовый герметик.
Рамки для зажима пластика так же оснащаются уплотнителем. Его назначение – уменьшить количество утекаемого воздуха через щели конструкции.
Для зажима листа пластика используются обычные болты и гайки. Для облегчения съема и установки листов можно использовать барашковые гайки.
В качестве корпуса нагревателя использован старый корпус от видеомагнитофона, внутренняя поверхность выложена листом ГВЛ, можно использовать и асбестовый лист. Мощность нагревателя 1КВт, мощность избыточна, поэтому у нагревателя не сделаны высокие боковые стенки.
Вот и все. Как видите – изготовить самодельный станок термовакуумной формовки совсем не сложно!
Если из фотографий не все понятно, посмотрите видео по изготовлению вакуумного станка и его использования. В этом станке в качестве нагревателя используется духовой шкаф обычной электроплиты. А в качестве вакуумного двигателя – обычный пылесос.
Как видите – не смотря на простоту конструкции, она вполне работает.
Лео32 комментирует:
Зачетно, только, как понимаю — такой станок актуален тем, кто делает партии деталей по одной модели? Для разового изготовления пригоден только в том случае, если нужно высокое качество и легкость изделия. Иначе можно и из бутылки осаждением сделать.
Читать дальше: Как настроить часы лада гранта видео
Артем комментирует:
Отличная вещь для любителя RC моделей! Можно самодельные кузова для RC машинок формовать!
Дмитрий комментирует:
Пробуем такой аппарат собрать. Что получится, выложим в группе 3D печати https://
3d29 комментирует:
В наши дни повсеместно можно видеть изделия, которые изготавливаются по технологии вакуумной формовки. Такой подход позволяет быстро изготавливать пластиковую посуду, упаковку, манекены, тротуарную плитку и многое другое. Чтобы заняться вакуумной формовкой дома, понадобится специальный станок. Стоят такие приспособления дорого, да и слишком они громоздкие. В этой статье будет рассмотрен пример создания простого станка вакуумной формовки, в котором используется лишь пылесос и духовка.
Само собой мощность такого станка будет невелика, поэтому изготавливать громоздкие предметы или просто делать большое количество изделий за короткое время не выйдет. Но ради интереса и небольших бытовых потребностей такого станка вполне хватит. К тому же с помощью подобного станочка можно отлично делать корпуса для различных моделей, будь то корабли, самолеты или машины. Также можно изготавливать элементы для различных самоделок. Это устройство является неким своеобразным аналогом «3D-принтера».
Материалы и инструменты для самоделки: — пылесос (чем мощнее, тем лучше); — духовка (нужна для разогревания пластика); — деревянные бруски; — дрель; — саморезы; — шуруповерт или отвертка; — фанера или ДСП (толщина 16 мм); — силикон (в качестве герметика); — ДВП для рабочей поверхности (подойдет и фанера); — алюминиевый скотч; — дерево, гипс (или другие материалы для создания формы).
Процесс изготовления станка:
Шаг первый. Размеры вакуумного станка
Основным элементом вакуумного станка можно считать рамку, на которой разогревается пластик, а также вакуумная камера. Размеры рамки должны быть такими, чтобы она помещалась в духовке. Также нужно учитывать размеры листов пластика, из которых будут создаваться будущие изделия. Рамка изготавливается из деревянных брусков.
Шаг четвертый. Формы для самоделок. Процесс создания изделий
Для создания формы можно использовать различные материалы, к примеру, гипс, дерево и прочие. Если формы не обязаны быть идеально гладкими, то для этих целей идеально подойдет полиуретан, поскольку он легко обрабатывается канцелярским ножом.
Читать дальше: Пежо 308 ремень или цепь
Если на форме есть вогнутые места, то здесь нужно просверлить отверстия, чтобы пластик могло «засосать» в эти углубления. Подойдет сверло диаметром 0,1 — 0,5 мм.
Теперь можно помещать пластик в духовку, прогретую до 190 градусов (для каждого типа пластика есть оптимальная температура размягчения). Через некоторое время пластик нагреется и станет провисать в рамке. Теперь его нужно вынимать и устанавливать на вакуумный станок. Впоследствии включается пылесос и пластик начинает обволакивать форму. При работе нужно использовать перчатки, так как рамка будет достаточно горячей.
Пылесосу нужно дать поработать порядка 20-ти секунд, потом рамку можно снимать извлекать изделие. Если в некоторых местах пластик плохо прилег к форме, можно воспользоваться строительным феном.
Вакуумная формовка. Все этапы
Вакуумная формовка признана подвидом термоформования и является одним из старейших и наиболее распространенных методов обработки пластиковых материалов. Вакуум-формованные изделия повсюду окружают нас и играют важную роль в повседневной жизни.
Процесс включает в себя нагрев пластикового листа до эластичного состояния и затем наложение его на форму. Вакуум используется для втягивания полимерного листа в формующий инструмент. Затем лист извлекается из формы. Современное вакуумное оборудование для формования полимеров оснащено сложными пневматическими, гидравлическими и тепловыми регуляторами, которые обеспечивают высокую скорость производственного процесса и дают возможность изготавливать изделия сложной конструкции и формы высокого качества.
Для вакуумной формовки практически все заготовки термопластов предоставляются в виде листов. Наиболее часто используемые материалы перечислены ниже.
Типично используемые материалы
Акрилонитрил-бутадиен- стирол АБС
Полиэфир Сополимер ПЭТГ
Полиэтилен (лист и вспененный лист) ПЭ
Типичная продукция, изготовленная вакуумной формовкой
Ванны и душевые поддоны
Дверные накладки для автомобилей
Полки и пластиковые детали холодильника
Части автомобильных кабин
Особенности использования вакуумной формовки и ограничения
Вакуумная формовка сравнительно с другими типами формовки полимеров имеет ряд технологических преимуществ. Применение низкого давления при этом процессе обеспечивает сравнительно низкую стоимость инструментов оборудования. Также низкое давление позволяет изготавливать качественные изделия из недорогих материалов. Рабочий цикл при этом достаточно короткий. Таким образом, производство прототипов, небольшого количества крупных деталей, а также изделий средних размеров экономически выгодно.
Более сложное оборудование и формы используются для непрерывного автоматизированного производства крупногабаритных изделий, таких как емкости для сохранения пищи, одноразовые чашки и сэндвич-пакеты.
В отличие от других процессов термопластичного формования, где используют полимерное сырье в виде смол или порошков, вакуумная формовка работает с экструдированными полимерными листами. После полного цикла формовки вакуумом обычно на изделии остаются элементы требующие обрезки. Переработанные отходы термопласта могут использоваться повторно, что также является огромным плюсом.
Этапы вакуумного формования
Фиксация листовой заготовки
Зажимная рама должна обладать достаточной мощностью, чтобы обеспечить надежную фиксацию листового полимера в процессе формования. Вакуумное оборудование с одним нагревательным элементом способно обработать материал толщиной не более 6 мм, а если оборудование оснащено двумя нагревателями — до 10 мм. При полностью автоматизированных рабочих процессах движущиеся части оборудования должны быть защищенными во избежание случайных повреждений.
Нагреватели для полимерных листов при вакуумной формовке
Обычно для вакуумного формования термопластов используются инфракрасные нагревательные элементы с алюминиевой отражательной пластиной. Независимо от типа термопласта главным условием изготовления качественных деталей является равномерный нагрев листа по всей его площади и толщине. Чтобы достичь этого все нагреваемые зоны должны оснащаться контролерами и регуляторами температуры. Несмотря на высокое качество керамических инфракрасных нагревателей у них есть одни недостаток — высокая тепловая масса сказывается на длительном разогреве нагревательного элемента (около 15 минут). Также это влияет на замедление отклика при изменении настроек мощности нагревателя.
Все чаще для вакуумного формования стали применять кварцевые нагреватели. Некоторые производители сразу оснащают оборудование этими элементами нагрева. У кварцевых инфракрасных нагревателей меньшая тепловая масса, поэтому время отклика занимает несколько секунд.
Пирометры обеспечивают точный контроль температуры нагрева, измеряя температуру плавления листа и взаимодействуя с управлением рабочих процессов. Точное считывание температуры также доступно с системой, управляемой компьютером, работающей в унисон с пирометрами. Для обработки толстых листов полимера рекомендуется использовать двойные нагреватели. Они обеспечивают более равномерное распределение температуры и ускоряют производственный цикл.
Двойные кварцевые нагреватели целесообразны при формовании высокотемпературных материалов с критическими температурами формования.
При строгом контроле областей интенсивной теплоотдачи потери тепла по краям заготовки, вызванные конвекционными воздушными потоками и поглощением из областей зажима, могут быть полностью компенсированы. Также при использовании кварцевых нагревателей значительно экономится электроэнергия, т. к. в процессе формовки нагреватели имеют регулируемый процент падения мощности из-за включателей находящихся в заднем положении.
Автонастройка уровня термопласта (доступна не на всех вакуум-формовочных машинах)
Опция автонастройки уровня листа доступна благодаря встроенному прибору с фотоэлектрическим лучом, который проводит сканирование расстояния между нижним нагревателем и листом пластика. Если лист пластика провисает, то небольшое количество воздуха впрыскивается в нижнюю камеру. Таким образом, лист поднимается и выравнивается.
Функция предварительного растяжения (доступно не на всех машинах)
Как только пластик достигнет температуры формования или эластичного состояния, его можно предварительно растянуть, чтобы обеспечить равномерную толщину стенки при применении вакуума. Метод контроля высоты пузырька состоит в том, чтобы получить согласованные результаты. Вакуум, давление воздуха и вспомогательная пробка используются для облегчения формования нагретого, растянутого пластика.
Вспомогательная функция проталкивания листа в форму (доступно не на всех машинах)
Вакуумное формование с помощью такой функции используется, когда прямая вакуумная формовка не позволяет равномерно распределить термопластичный лист по всем участкам формы. Чтобы распределить лист более равномерно, используется устройство похожее на плуг, для проталкивания листа в форму перед тем, как создается вакуум. Этот процесс позволяет большему количеству термопластичного материала достигать дна формы, и, таким образом, термопласт полностью заполняет все углы формы без риска истончения пластика.
Вакуум
Как только выполнена предварительная растяжка листа, можно создать вакуум. Сухой лопастной вакуумный насос используется для всасывания воздуха, который захватывается с пространства между листом и формой. Вакуумный насос должен поддерживать перепад давления. В больших машинах вакуумный резервуар используется в сочетании с вакуумным насосом большой емкости. Это позволяет создать процесс двухступенчатого вакуума, обеспечивая быстрое формование нагретого листа (до того, как температура листа упадет ниже его идеальной температуры формования).
Охлаждение и выпуск (доступно не на всех машинах)
После того, как пластик сформирован, ему нужно дать остыть перед тем, как выпустить. Если его изъять слишком рано, то деформация отливки приведет к появлению дефектов детали. Чтобы ускорить цикл охлаждения после формовки, включают охлаждающие вентиляторы. Также доступен вариант распыления жидкости, что напоминает туман, при котором форсунки прикрепляются к вентиляторам, а мелкий туман охлажденной воды направляется на лист. В сочетании с вентиляторами такой туман может ускорить цикл охлаждения до 30%. Наличие блоков контроля температуры, регулируют температуру внутри формы, обеспечивают точное и постоянное время охлаждения при остывании кристаллизующихся полимеров, таких как PP, HDPE и PET.
Обрезка и отделка
После того, как сформированная деталь остыла и ее изъяли из машины, избыток материала удаляется. А уже потом в изделии просверливаются отверстия и зазоры. Другие процессы постформинга включают в себя отделку, печать, укрепление, армирование и сборку.
Для удаления лишнего материала с готового изделия используются различные методы обрезки. Способ обрезки зависит от типа оборудования, размера изготовленной детали, коэффициента вытяжки и толщины материала. Детали тонкого калибра, как правило, обрезаются на механическом обжимном прессе, который еще называют роликовым прессом.
После всех проведенных работ изготовленная вакуумной формовкой деталь считается полностью готовой и может использоваться по предназначению.
Предлагаем вам посмотреть иллюстрацию процесса вакуумной формовки.