Thermoforming a Vácuo (Vacuum Forming): O Que É e Como Funciona

Thermoforming a vácuo é um processo de termoformagem que oferece benefícios como baixo custo de fabricação, custos de molde reduzidos e alta eficiência na produção de peças de alta qualidade. De peças menores como blisters farmacêuticos a grandes peças automotivas, o vacuum forming é usado em muitas indústrias.

No entanto, várias complexidades cercam o processo, exigindo compreensão antes de sua seleção. Este artigo explica o processo, materiais e máquinas compatíveis, e suas aplicações.

Vacuum forming é um processo de fabricação plástica que envolve usar máquina para aquecer um polímero plástico até ficar maleável antes de puxá-lo sobre um molde. É processo importante na produção de baixo volume de peças plásticas.

O processo é compatível com termoplásticos e materiais termofixos apesar de suas diferenças. Portanto, usar qualquer um deve ocorrer apenas após entendimento adequado de suas propriedades. No entanto, a maioria dos fabricantes prefere termoplásticos devido à sua reciclabilidade.

Como Funciona o Vacuum Forming?

Vacuum forming é processo de fabricação direto que envolve cinco etapas principais explicadas abaixo:

Etapa 1: Criação do Molde de Vacuum Forming

Fabricantes usam alumínio fundido, madeira, espuma estrutural ou plásticos impressos em 3D para fazer molde de vacuum forming. Cada material tem benefícios e limitações peculiares. Por exemplo, plásticos impressos em 3D são mais fáceis de fazer, e pode-se criar designs mais complexos no molde. Por outro lado, alumínio pode ser escolha apropriada quando resistência é fator determinante.

Muitas vezes, moldes têm milhares de furos de ventilação. Estes furos são passagem para ar aprisionado durante conformação para prevenir aprisionamento de ar. Além disso, o molde deve conduzir calor para diminuir tempo de resfriamento do produto final. Assim como no vacuum casting de uretano, é importante pré-aquecer o molde antes do processo de vacuum forming plástico começar.

Etapa 2: Processo de Fixação (Clamping)

Após colocar o molde na máquina, coloca-se a chapa plástica na máquina adequadamente. A fixação deve ser forte o suficiente para segurar o plástico durante todo o processo de conformação; sua força depende da máquina. A maioria das fixações aguenta materiais com espessuras variando de 6-10 mm.

Etapa 3: Processo de Aquecimento

Envolve usar aquecedor para derreter a chapa plástica abaixo da temperatura de transição vítrea. O aquecedor vem com fonte de radiação para realizar sua função, e o tempo de aquecimento depende do tipo de plástico sendo trabalhado.

Nota: é importante aplicar calor uniformemente por toda a chapa plástica.

Etapa 4: Processo de Vácuo

Após esticar a chapa plástica aquecida usando ar pressurizado, aplica-se vácuo para puxar e distribuí-la sobre a superfície do molde. O vácuo remove ar aprisionado enquanto a chapa plástica assume a forma do molde.

É necessário que a peça resfrie suficientemente pois resfriamento insuficiente pode levar à deformação da peça final.

Etapa 5: Aparamento e Acabamento

Aparamento envolve cortar excesso de material plástico. Pode-se aparar com faca manual ou serra de fita dependendo do tamanho e textura. Além disso, produtos de vacuum forming podem precisar furos extras ou outros designs para completá-los.

Por esta razão, fabricantes empregam furação, corte por rolo, usinagem CNC e muitos mais para criar furos e características precisos e acurados. Também, pode-se melhorar qualidade e aparência da peça usando processos de pós-acabamento como metalização a vácuo.

Tipos de Máquinas de Vacuum Forming

Cada máquina usada no processo de fabricação tem suas qualidades e características únicas. Como resultado, você deve entender as diferentes máquinas disponíveis. Abaixo estão os principais tipos.

Máquina de Vacuum Forming Industrial

Este tipo de máquina ocupa grande espaço e é mais adequado para fabricação comercial. Também pode produzir peças com formas e designs complexos. Característica importante de máquinas desta classe é que designers podem modificar parâmetros atuais sem interromper o ciclo de produção.

Máquina de Vacuum Forming de Médio Porte

Fabricantes usam máquinas desta classe para fabricar peças plásticas pequenas a médias para prototipagem e produção em pequena escala. Com máquinas de médio porte, tem-se mais autonomia sobre o processo devido ao recurso semi-automático.

Máquina de Vacuum Forming de Bancada (Tabletop)

Esta classe de máquina é portátil, fácil de usar, e projetada para aplicações pessoais de conformação. Máquinas de bancada são melhores para materiais com espessuras não excedendo 6 mm.

Máquina de Vacuum Forming DIY

Ferramenta educacional perfeita para crianças e adolescentes. É operada manualmente, e só pode ser usada para peças com características simples.

Materiais para Vacuum Forming

Existem vários materiais compatíveis com o processo. Cada um tem propriedades únicas; por exemplo, policarbonato tem alta resistência à tração tornando-o aplicável em peças estruturais. Materiais comuns para o processo incluem:

• Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS)
• Policarbonato (PC)
• Polipropileno (PP)
• Polivinilideno Fluoreto (PVDF)
• Polietileno Tereftalato Glicol (PETG)
• Policloreto de Vinila (PVC)
• Poliestireno de Alto Impacto (HIPS)
• Acrílico (PMMA)
• Polietileno de Alta Densidade (HDPE)

Vantagens do Vacuum Forming

Fabricantes usam vacuum molding pelos seguintes benefícios.

1. Custo-Efetivo

Vacuum forming é o método de processamento plástico mais acessível para produção de baixo volume. Associado ao baixo custo de prototipagem e criação do molde. O custo do molde é baixo porque fabricantes fazem-nos de materiais acessíveis e facilmente disponíveis. Também, ao fazer peças similares, pode-se reutilizar o molde.

2. Tempo de Resposta (Turnaround Time)

Comparado a métodos convencionais, tempo para produzir molde de ferramentas é curto, e ainda mais curto se moldes são impressos em 3D. Com vacuum forming, tempo entre criar design para fabricação e produção real é curto. Isso aumenta eficiência de produção e reduz tempo para seu produto chegar ao mercado.

3. Flexibilidade e Versatilidade de Design

Embora um molde produza peças com mesmo design, designers podem modificar estes moldes para melhor atender suas necessidades. Isso aumenta criatividade pois pode-se experimentar novas ideias e criar protótipos sem custos ou atrasos significativos. Além disso, vacuum molding oferece mais opções de cores e personalização. Com isso, fabricantes podem criar designs únicos e peças personalizadas a preço justo.

4. Precisão e Exatidão

Vacuum forming plástico é processo de fabricação preciso. A peça final assume a forma exata do molde, levando a consistência em forma e tamanho de lote a lote quando usando mesmo molde. Precisão e exatidão são cruciais para componentes que devem encaixar em outra peça. Como resultado, é aplicável em montagem de peças.

5. Compatibilidade

Vacuum molding é compatível com a maioria dos materiais plásticos. Por exemplo, fabricantes podem produzir peças transparentes e translúcidas aplicáveis em embalagens de alimentos. Materiais comuns compatíveis incluem policarbonato, propileno e polietileno de alta densidade.

6. Ambientalmente Amigável

Processo de vacuum forming não prejudica meio ambiente pois produz pouco ou nenhum desperdício. Também, pode-se reciclar facilmente excesso de material plástico e usá-lo para produção futura.

Desvantagens do Vacuum Forming

Vacuum molding tem algumas limitações embora ofereça muitos benefícios. Estas incluem:

Simplicidade

Embora possa criar peças personalizadas, um molde só produz tanto detalhe, e vacuum forming pode não ser eficaz para peças com alto nível de detalhe. Portanto, a forma deve ser simples, e os designs devem ser diretos.

Não Adequado Para Produção em Grande Escala

Processo de vacuum forming envolve produção de uma peça por vez tornando-o adequado para produção de pequeno volume. No entanto, pode ser demorado para produção em grande escala.

Risco de Empenamento (Warping)

Vacuum forming é adequado para plásticos com paredes finas. Paredes mais grossas aumentam risco de empenamento do plástico. Para evitar isso, deve-se esticar a chapa plástica para reduzir espessura da parede.

Defeito Contínuo

A vantagem de reutilizar molde de vacuum forming para economizar custos pode ser limitação, pois qualquer dano ao molde resulta em dano significativo ao produto final, e isso pode levar a recall de produto e perdas.

Aplicações do Vacuum Forming

Processo de vacuum forming é usado para fabricar muitos produtos em diversas indústrias. Algumas aplicações comuns são:

Automotiva e Transporte

Vacuum forming plástico é forma acessível de produzir peças de carro pois pode fazer designs detalhados em peças e é compatível com peças pequenas e grandes de carro. Além disso, material plástico é esticado a folha muito fina, reduzindo peso da peça e aumentando eficiência de combustível.

Fabricantes de peças de carro usam vacuum forming para produzir blanks de janela, para-choques, bandejas, painéis internos, capas de estepe e muitos mais.

Embalagens de Alimentos

Vacuum molding é aplicável na indústria de embalagens de alimentos porque pode moldar plásticos food-grade facilmente. Como este grau de plástico, como policarbonato, é facilmente esterilizável, previne contaminação, reduz danos ao alimento e preserva frescor.

Bens de Consumo

Lista infinita de produtos de vacuum forming usados em bens de consumo. Isso porque vacuum forming é ideal para peças que precisam ser leves, duráveis e esteticamente agradáveis. Exemplos incluem brinquedos infantis, bandejas de banho e chuveiro, caixas de armazenamento e muitos mais.

Peças Personalizadas e Efeitos Especiais

Fabricantes em muitas indústrias usam vacuum molding para personalizar peças únicas, importante para adicionar designs e propriedades para efeitos especiais. Com vacuum forming, adiciona-se logos e símbolos complexos em uma peça.

Quais São as Diferenças Entre Vacuum Forming, Thermoforming e Pressure Forming?

Thermoforming é termo guarda-chuva que descreve fabricação de peça 3D a partir de chapa plástica. Vacuum forming e pressure forming são os dois principais tipos de termoformagem. A diferença está no princípio de conformação, tipos e número de moldes usados.

Princípio

Pressure forming envolve usar ar sob pressão para empurrar chapa plástica aquecida em um molde antes de colocar o outro sobre o plástico formado. Por outro lado, vacuum forming usa pressão de vácuo para puxar plástico quente sobre ou dentro do molde.

Tipos e Número de Moldes

Existem dois tipos de moldes usados: macho (forma convexa) e fêmea (forma côncava) em termoformagem. Ao usar molde macho, chapa plástica é colocada sobre ele para ajustar dentro da peça. Ao usar molde fêmea, ajusta-se ao redor da chapa termoplástica e forma suas dimensões externas precisamente.

Geralmente, pode-se usar molde macho ou fêmea em vacuum forming que usa molde único e pressão de vácuo para dar às peças sua forma desejada.

Pressure forming funciona diferentemente. Em vez de sugar ao redor de um molde, chapa plástica aquecida é prensada entre dois moldes. Isso é útil para fazer peças plásticas que precisam ser moldadas com precisão em ambos os lados ou quando deep draw é requerido.

Conclusão

Vacuum forming é o método mais simples para fazer peças plásticas repetíveis economicamente. Usa pressão de vácuo e calor para realizar sua operação. Fabricantes frequentemente combinam este vacuum forming com outros processos de fabricação para melhorar funcionalidade e estética.

Existem vários aspectos do vacuum forming que determinam sucesso da operação. Por exemplo, escolher o melhor molde e material. Como resultado, este artigo discutiu parte do vacuum forming. Na WayKen, nossos engenheiros e designers podem atender suas necessidades de produção de peças de baixo volume da prototipagem a séries completas de produção.

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Perguntas Frequentes

Quando vacuum forming não é a escolha certa?

Embora vacuum forming ofereça muitos benefícios, este processo pode não ser melhor se as peças que você quer produzir têm designs e características muito complexas, o produto pretendido é em grande escala, tempo para levar produtos ao mercado é curto. Em qualquer destas situações, considere outras alternativas adequadas.

O que pode dar errado com vacuum forming?

Como outros processos de fabricação, é importante tomar precauções ao formar peças. Defeitos como empenamento e espessura de parede desigual da peça final podem ocorrer. Estas falhas podem afetar funcionalidade da peça. Portanto, deve-se evitá-las ajustando pressão de ar e outros parâmetros.

Vacuum casting e vacuum forming são a mesma coisa?

Embora o princípio para ambos possa ser o mesmo, há diferença. No vacuum casting, material inicial é resina líquida enquanto no vacuum forming é chapa plástica sólida.