熱による成型はプラスチック加工の最も古くからある手法です。真空成型で作られた製品は私たちの生活に深く取り込まれ非常に多くの場面で活用されています。
プラスチックシートを柔らかくなるまで加熱。型に被せ空気を抜き、真空成型を行います。最後にプラスチックシートを型から外せば完成です。

 

1-真空成型はまだ重要なプロセス/技術ですか?

真空成型は1930年代に始まっていますが、現在ますます重要になっています。

低コストで取り扱いが容易、プロトタイプ作成の効率性やスピードを備えていて、同等の条件で特定形状の小ロット作成を行える代替プロセスはありません。真空成型の主な利点の1つは、工具を製造することができる速度および射出成型と比較してコストが実質的に安いことである。

Formechはデュポン、BASF、ケンブリッジ大学、そしてさらに多くの国際的な技術センターと協力して、ハイテク産業のための新しい真空成型の可能性をもたらす新しい先進複合材料の研究を行っています。世界をリードする材料科学会社に通して、より効率的で環境に優しい熱成型性プラスチックの開発に投資し続けています。エンジニアリンググレードおよび複合プラスチックに対しては、成型を成功させるため又は工業規格の機械を必要とするために厳しい要求がなされます。

2-真空成型+3D印刷と射出成型

 

ツーリングの時間とコスト、必要部品の複雑さ、仕上げ、数量、納期などトータルで考えると真空成型は3D印刷や射出成型に代わる手段です。

複雑な形状の一回限りのプロトタイプの場合、3D印刷は、設計上の制約やトリミングを必要とせずに完成した完成部品を作成することができるため、真空成型や他のほとんどのプロセスよりも優れています。

Formechでは、ほとんどの設計上の課題に対して、3D印刷を真空成型の補完的プロセスとして採用しています。3D印刷は、真空成型と組み合わせて使用すると、費用対効果が高く複製が簡単なツール設計において、創造性と汎用性に新たな可能性をもたらします。世界をリードする設計研究所のほとんどは、両方の技術を連続して利用しています。

1b9a0451

 

3- 真空成型アプリケーション

全てのデザインまたは形状が真空成型に適しているわけではありませんが、多様なプラスチック加工用途を加工するための最も費用効果が高く効率的な方法です。 Formechの真空成型機は、Apple、Google、Disney、Bolshoi Ballet、Ford、Tesla、Ferrero Rocher、Nestle、Makita、Royal Air Force、Philips、Yale University、Dupontなど、多くの電子機器、フィルム、およびその他の顧客に使用されています。 劇場、自動車、航空宇宙、製菓、包装、教育、その他多くの用途。これらの大手企業や機関の間で真空成型の人気が高まっていることは、真空成型プロセスが非常に多様な用途のためのナンバーワンの選択肢であり続けていることを示しています。

1500-golf-car-parts-acrylic-capped-abs    tf-series-2        big-monster-toys-2

 

4- プラスチック使用の是非について

製品設計、包装および大量生産用途におけるプラスチックの使用は依然として敏感な課題であり、しばしば論議を呼んでいる。紙からプラスチック、金属、未使用または再生利用までのあらゆる材料の選択は環境に影響を与えます。特定の用途では、コスト、製品寿命、および内容物の保存が懸念されるところの熱可塑性材料の使用に対する適切な代替法はまだない。原子力、化石燃料、風力、太陽光から得られるエネルギー源と同様に、すべての事実を考慮すると、どの方法にも長所と短所があります。

Formechは、石英加熱を導入することで、熱可塑性材料の処理による環境への影響を最小限に抑えることを目的としています。すべてのFormechの機械には、可能な限りプラスチックの使用と無駄を最小限に抑えるために、セットする加工サイズを必要最低限に抑える為のオプションも準備しています。世界有数の材料科学企業や機関と密接に協力することで、環境への影響を軽減する材料の開発と使用を完全サポートします。

真空成型機とFormech機は、世界で最も技術的に高度な大学や大学のための高等教育カリキュラムで広く機能しています。80年以上も経っても、真空成型は継続的に開発されている技術であり、私たちは新しい研究と能力の最前線にいることに興奮しています。

 

5- 真空成型の性質と制限

真空成型には他の成型方法よりもいくつかの加工上の利点があります。低い成型圧力が使用されるのでツールも比較的低コストで準備できます。

低圧を使用するので、金型は安価な材料で作ることができ、金型製作時間はかなり短くすることができます。したがって、大型部品の試作品や小ロットの注文、ならびに中ロットの注文に対応しやすく経済的です。大量の商品(ヨーグルトポットなど)を連続的に自動生産するためには、より高度な機械や金型が使用されています。

真空成型は押出プラスチックシートを使用します。完成部品に到達するためには成型シートをトリミングするための二次工程が必要とされるかもしれません。

6 - 真空成型のプロセス

クランピングフレーム

クランピングフレームは、プラスチックシートが成型プロセス中にしっかりと固定するのに十分強力である必要がある。シングルヒーターで最大6mm、ツインヒーター機械で最大10mmまでの資材で成型を行うことが可能です。自動プロセスを使用する場合は、偶発的な損傷を避けるために可動部品の操作を保護し、連動させる必要があります。さらに、機械の操作者を常に保護するために安全ガードを取り付ける必要があります。

ヒーター(加熱)

ヒータは一般にアルミニウム製反射板内に取り付けられた赤外線素子である。任意の材料を使用して最良の真空成型結果を得るためには、シートがその全表面積にわたってそしてその厚さ全体にわたって均一に加熱されることが不可欠です。その為には、レギュレーターで温度・エネルギー管理を行う必要があります。セラミックは、ウォームアップが遅く(約15分)そして温度調整時の応答時間も遅い欠点があります。

石英ヒーターだと小さい熱質量で温まり、温度調節の応答時間も速い性質を持っています。高温計は、シートの融解温度を感知しそして操作プロセス制御と相互作用することにより正確な加熱温度制御を可能にします。正確な温度表示は高温計と連携して作動するコンピューター制御システムでも利用可能です。より均一な熱浸透とより速いサイクルタイムを提供するのを助けるので、より厚い材料を形成するときにはツインヒーターも推奨されます。

臨界成型温度を持つ高温材料を成型する場合は、ツイン石英ヒーターを使用することをお勧めします。熱強度の領域を厳密に制御することによって、対流気流およびクランプ領域からの吸収によって引き起こされる端部周辺の熱損失の対策もなされています。以上の様に石英ヒーターは熱効率が良いので、フォーミング時のコスト削減も期待できます。

シートレベル(自動レベル調整) - すべてのマシンで利用できるわけではありません。

加熱サイクル中にプラスチックシートの下をセンサーで確認します。プラスチックシートが垂れ下がりセンサーに反応すると、少量の空気がシートの下の下部チャンバに注入され、シートの垂れ下がりを防ぎます。

プレストレッチ(バブル) - すべての機械で利用できるわけではありません。

プラスチックがその成型温度に達した時点で、真空成型が均一な厚み行われるように成型前に均一に延ばすことができる。シートを均一に伸ばすことで成型時の気泡の発生を抑えることができます。真空、空気圧、およびプラグアシストなどの任意のオプションを使用して、プラスチックの成型を補助します。

プラグアシスト - HDおよびTFシリーズでのみ利用可能です。

ストレート形状の成型を行う場合は、金型の全体にプラスチックシートを均等に設置する為にプラグアシスト真空成型(成型)を使用します。シートを型に押し込む時に均一にシート広げるのを助けるために利用されます。このプロセスは、より多くの熱可塑性材料を金型の底部に到達させることを可能にします。金型の隅部でプラスチックが薄くなるのを防ぐのに有効な機能です。

バキューム

材料が適切に加熱されたら、シートの形成を真空で行います。シートとモールドとの間に閉じ込められた空気を吸引するために真空ポンプが使用されます。真空ポンプは、ダイアフラムポンプから乾式および油入ロータリーベーンポンプまでさまざまです。大型の機械では、大容量の真空ポンプと共に真空リザーバが使用されます。これにより、(シート温度がその理想的な成型温度を下回る前に)加熱されたシートを迅速に成型することを確実にする2段階瞬間真空を適用することが可能になります。

冷却とリリース - すべてのマシンで利用できるわけではありません。

一旦形成されると、プラスチックは放出される前に冷却されなければならない。冷却が不完全だと、成型品は変形につながります。冷却サイクルを高速化するために、部品が形成されるとファンが取り付けられて作動します。ノズルをファンに取り付け、冷水の細かいミストをシートに向けるスプレーミストオプションもあります。これは、ファンと組み合わせて、冷却サイクルを最大30%スピードアップすることができ、成型部品の収縮を抑制するのにも効果的です。

金型内の温度を調整して、PP、HDPE、PETなどの結晶性および結晶性ポリマーを冷却する際の正確で一貫した冷却時間を確保する金型温度制御ユニットもあります。

トリミングと仕上げ

成型部品が冷却されて機械から取り出されると、余分な部分を取り除きます。次に、穴、スロット、および切り欠きを部品に穴あけします。その後、装飾、印刷、強化、補強および組み立ての工程があります。

シートから製品をトリミングするには、様々なトリミング方法が使用されます。最も適した方法は、切断の種類、部品のサイズ、延伸比、材料の厚さ、及び生産量によって大きく異なります。細いゲージ部品は通常、機械式トリムプレス(ローラープレスとも呼ばれます)でトリミングされます。


ドキュメント:真空成型の典型的な製品

ドキュメント:ツーリング材料

ドキュメント:資材のウェビング(波打ち)解消

ドキュメント:人気素材とアプリケーション

ドキュメント:トリミング方法

ドキュメント:金型のキャスティング樹脂

ドキュメント:凹凸ツール

ドキュメント:取り付け器具と金型

ドキュメント:加工ウィンドウの縮小

ドキュメント:ツールスペースと資材の延伸率