Formen für das Thermoformen von Kunststoffen

29 Dezember 2023

Übersicht über behandelte Themen

Thermoformen ist eine Technologie zur Herstellung offener Produkte mit gleichmäßiger Wandstärke, z. B. Deckel, Behälter, Gehäuse, aber auch Blister oder Schalen. Für die Herstellung von Teilen mit Hilfe der Thermoformtechnik ist es unerlässlich, dass zuvor eine Form, d. h. das erforderliche Werkzeug, hergestellt wird.

Je nach Anwendung, Größe oder Menge gibt es eine Vielzahl von Materialien, aus denen wir Tiefziehformen herstellen. Ihr Hauptvorteil ist, dass die Herstellung von Werkzeugen bis zu 10-mal billiger sein kann als andere Kunststoffverarbeitungstechnologien (z. B. Spritzguss).

In diesem Artikel wird aus praktischer Sicht beschrieben, wie die Herstellung von Formen erfolgt und welche Materialien für die verschiedenen Anwendungen zu verwenden sind.

Thermoformung von Kunststoffen – ein kurzer Überblick.

Die Thermoformung ist eine sehr vielseitige Technologie zur Herstellung von Kunststoffprodukten. Dabei wird die thermoplastische Platte zunächst auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann in einer vorgefertigten Form in die gewünschte Form gebracht.

Das Ausgangsmaterial ist Karton oder Folie. Weitere Informationen über die Thermoformtechnologie finden Sie auf einer speziellen Unterseite und in einem Blogbeitrag.

Welche Produkte können durch Thermoformung hergestellt werden?

Die Produkte, die mit Hilfe der Thermoformtechnik hergestellt werden, haben ein sehr breites Spektrum an industriellen Anwendungen. Dazu können gehören:

Formen für die Thermoformung – Merkmale.

Der Formenbau ist ein wesentlicher Schritt vor dem Tiefziehverfahren.

Die Hauptanforderung an die Formen ist, dass sich der Kunststoff auf ihnen gut formen lässt. Dies geschieht durch Einsaugen des Materials. Es ist daher wichtig, die Formen mit der richtigen Toleranz herzustellen, da dies die Abmessungen des Endprodukts beeinflusst.

Um die Wiederholbarkeit der Abmessungen zu gewährleisten, ist die Stabilität der Formen von entscheidender Bedeutung, da sich die Formen während des Tiefziehvorgangs erhitzen.

Formen für die Thermoformung sind in der Regel billiger und einfacher herzustellen als Werkzeuge für andere Technologien. Die Kosten für die Form hängenauch von der Größe und der Komplexität des Produkts ab, sind aber in der Regel 50-90 % niedriger als beim Spritzgießen.

Art der Form für das Thermoformen von Kunststoffen
hängt von der erforderlichen Genauigkeit, der Nachfrage, der Größe und der Komplexität des Produkts ab.

Tiefziehformen haben Löcher, die zur Entlüftung dienen. Sie sind so klein, dass sie auf dem Produkt nicht sichtbar sind.

Arten von Formen für die Thermoformung.

Es gibt verschiedene Methoden zur Herstellung von Thermoformwerkzeugen und Materialien, aus denen sie hergestellt werden können. In diesem Kapitel wird eine Auswahl beschrieben, die in der Industrie häufig verwendet wird.

Materialien

Die am häufigsten verwendeten Materialien für Tiefziehformen sind:

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Holz (MDF)

MDF-Formen haben niedrige Herstellungskosten, was besonders bei größeren Produkten wichtig ist. Sie eignen sich vor allem für einfache Formen, bei denen keine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist.

Wir beschichten die Holzformen mit Imprägnierung und Komposit.

Wir verwenden sie vor allem für Prototypen und kleinere Produktionsserien.

MDF-Formen können auch als „Tieflöffel“ für das Gießen aus anderen Materialien verwendet werden, wie z. B. Harz.

Plastipol - das Unternehmen stellt Formen her, auch aus Holz.

Harz

Kunstharzformen sind haltbarer und teurer als MDF-Formen. Wir verwenden sie vor allem für kleine und mittlere Produktionsmengen. Die Umsetzung erfolgt in zwei Schritten:

  • Herstellung einer Vorform (z.B. aus MDF)
  • Herstellung des „Hufs“ und anschließendes Gießen der Harzform. Es ist wichtig, beim Gießen eine angemessene Schrumpfung zu berücksichtigen, um die Maßtoleranzen einzuhalten.

Kunststoffe

Die Formen für die Thermoformung können auch aus Kunststoff hergestellt werden (durch CNC-Bearbeitung). Es ist eine Alternative zu Harzformen. Auch Kunststoffe können in 3D gedruckt werden, obwohl dies hauptsächlich für Prototypen geeignet ist.

Aluminium

Aluminiumformen sind die von uns am häufigsten verwendeten Formen. Sie werden für mittlere bis große Produktionsmengen eingesetzt. Aluminiumformen haben viele Vorteile, unter anderem:

  • gute Wärmeleitfähigkeit
  • hohe Lebensdauer
  • attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis
  • gute Formbeständigkeit

Produkte, die auf Aluminiumformen hergestellt werden, ermöglichen ein hohes Maß an Genauigkeit und Wiederholbarkeit, und die Produktion ist effizient.

Aluminium ist ein sehr guter Wärmeleiter, was für den Thermoformprozess entscheidend ist.

Aluminiumformen sind auch für die Blisterherstellung geeignet.

Stahl

Stahlformen werden für die hocheffiziente Großserien- oder Massenproduktion von Bauteilen mit geringen Wandstärken, wie z. B. Blister, eingesetzt. Gussformen bestehen aus vielen Komponenten. Die Werkzeuge haben einen hohen Preis und die Produktion ist sehr effizient, was sich positiv auf den Preis der hergestellten Teile auswirkt.

Produktionsmethoden

Die Formen für die Produktion in der Thermoformtechnik sind nicht so komplex wie beispielsweise in der Spritzgusstechnik. Die am häufigsten verwendeten Produktionsmethoden:

CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung ist die gebräuchlichste Methode zur Herstellung von Thermoformwerkzeugen. Dies ist die Standardherstellungsmethode. Während der Produktion können leicht Entlüftungsöffnungen angebracht werden, und die minimale Porosität der Form ermöglicht eine hochpräzise Detaillierung.

Bei der CNC-Bearbeitung geht es um die ordnungsgemäße Entfernung von Material aus einem größeren Teil/Block.

Aluminium kann ebenso verarbeitet werden wie Holz oder Kunststoff.

Gießen

Beim Gießen wird eine geeignete Form (Huf) hergestellt, in die das Material gegossen wird, das dann erstarrt.

Harz kann gegossen werden, und das Verfahren wird im Abschnitt über Harzformen beschrieben.

Das gegossene Aluminium wird geschmolzen und in die Form einer Gussform gegossen.

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3D-Druck

Der 3D-Druck ist die am wenigsten verbreitete Methode zur Herstellung von Thermoformwerkzeugen. Sie wird praktisch ausschließlich für Prototypen verwendet.

Formen für die Thermoformung – eine Aufschlüsselung

Die Wahl des richtigen Materials und der Methode zur Herstellung von Formen hängt von mehreren Faktoren ab. Die wichtigste davon ist das Produktionsvolumen.

Prototyp-Formen

Bei der Herstellung von Prototypen kommt es vor allem darauf an, die Kosten so gering wie möglich zu halten, so dass gegebenenfalls mehrere verschiedene Formen hergestellt werden, bevor ein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt wird. Aus diesem Grund verwenden wir am häufigsten Formen aus gefrästem MDF.

Formen für die Serienproduktion

Für die Serienproduktion verwenden wir in der Regel Formen aus bearbeitetem Aluminium. Je nach Produktionsvolumen und Komplexität des Produkts können wir auch ein anderes Material (z. B. Harz, Kunststoff, MDF) sowie ein anderes Herstellungsverfahren (z. B. Aluminiumguss) verwenden.

Gussformen für die Massenproduktion

In der Thermoformtechnik bezieht sich die Massenproduktion auf dünnwandige Bauteile wie Blister. Für diese Produktion werden alle Werkzeuge aus verschiedenen Stahllegierungen verwendet, um die höchste Effizienz zu gewährleisten.

Formen für die Thermoformung – Preise

Die Kosten für Gussformen hängen von einer Reihe von Faktoren ab, u. a. Größe, erforderliche Maßtoleranz, Form usw. Im Folgenden sind die Abzweigungen aufgeführt, die für die meisten „Standard“-Implementierungen gelten:

  • Die Kosten für Holzformen liegen in der Regel zwischen einigen hundert und 1,5-2 000 PLN netto.
  • Harzformen kosten in der Regel 2-4.000 £ netto.
  • Aluminiumformen kosten etwa 4-10.000 £ netto.
  • Die Kosten für die Herstellung von Stahlwerkzeugen für die Massenproduktion beginnen bei mehreren zehntausend Zloty.

Herstellung eines Prototyps vor der Serienproduktion.

Zur Herstellung eines Prototyps ist es erforderlich, zuvor eine Form herzustellen. Es gibt jedoch eine (von uns häufig genutzte) Möglichkeit, einen Prototyp zu geringeren Kosten herzustellen.

Das Zielmaterial für die Serienproduktion ist in der Regel Aluminium. Wir empfehlen oft, vorher eine Holzform (MDF) anzufertigen, deren Kosten um eine Größenordnung niedriger sind. Wir arbeiten so lange an einem solchen Prototyp, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis erreicht ist. Der nächste Schritt ist bereits die Herstellung der Zielform für eine effiziente Serienproduktion.

Eine andere Lösung besteht darin, zunächst eine Prototypform anzufertigen und daraus einen „Huf“ zu machen, aus dem dann die Zielform gegossen wird. Es ist jedoch zu bedenken, dass es Gießschwund gibt, der die Abmessungen beeinflusst. Aus diesem Grund wird es von uns nur selten verwendet.

Zusammenfassung

Die Thermoformung ist eine in der Industrie weit verbreitete Technologie. Dazu gehören auch die Formen, die zur Aufnahme der Produktion hergestellt werden müssen.

Die Kosten für die Gussformen sind im Vergleich zu anderen Technologien relativ niedrig, was die Einstiegsschwelle für die Produktion senkt.

Es gibt sowohl eine Vielzahl von Materialien als auch von Herstellungsmethoden für Thermoformwerkzeuge. Je nach individuellem Projekt treffen wir die richtige Wahl auf der Grundlage von Faktoren wie Implementierungskosten, Produktionsvolumen, Produktivität, erforderliche Genauigkeit usw.

Erwägen Sie die Produktion von Tiefziehteilen? Besprechen Sie Ihr Projekt mit uns und wir beraten Sie über das beste Material zur Herstellung einer Form für Ihr Projekt.

Adam Bernacki

Adam Bernacki

Technischer Direktor bei Plastipol Polen. Popularisierer von Wissen über die Kunststoffverarbeitung. Industrieerfahrung durch Ausbildung an skandinavischen Fachhochschulen, Arbeit für globale Konzerne in der Kunststoffindustrie und durch die Verwaltung technischer Angelegenheiten in einem polnischen Unternehmen. Spezialist für Serien- und Massenproduktionstechnologien für Kunststoffe. Autor von Artikeln und Branchentexten für Kunden in verschiedenen Branchen. Ausbildungsberater.