Le thermoformage transformé

Comment les moules imprimés en 3D transforment-ils les processus de thermoformage en optimisant les délais et les coûts.

En raison des ruptures d’approvisionnement, les fabricants se tournent vers la fabrication additive (FA) pour les aider à accélérer les processus de production tout en maintenant la qualité et en réduisant les coûts. De nombreuses entreprises de thermoformage plastique exploitent désormais la FA pour faciliter les processus traditionnels de thermoformage sous vide et de thermoformage, les rendant ainsi plus rapides, plus rentables et plus agiles.

Dans les processus de thermoformage conventionnels, les feuilles de plastique sont façonnées sur des moules, souvent à l'aide d'un vide, pour produire la pièce finale. Les moules peuvent être produits de différentes manières, notamment en utilisant de la céramique coulée et l'usinage CNC de métaux, de bois, de planches à outils ou la sculpture manuelle du bois. Pour créer la forme souhaitée, ces processus soustractifs éliminent sélectivement la matière d'un bloc ou d'une billette à l'aide d'une broche.

Alternativement, les méthodes AM construisent la pièce couche par couche. Cela se fait en utilisant une large gamme de polymères, notamment des thermoplastiques standards et hautes performances, des thermodurcissables, des résines chargées et photopolymères, et même des métaux. Les moules fabriqués de manière additive offrent une liberté de conception par rapport aux moyens conventionnels. La fabrication additive augmente également l'efficacité, en produisant un moule ou un prototype en quelques heures ou jours, alors que la fabrication traditionnelle nécessite souvent des semaines et des mois.

Il est important de déterminer quelle technique d'impression 3D est la plus adaptée à la production de moules. Pour les pièces de moyenne à grande taille, l'extrusion de pellets a démontré de nombreux avantages, notamment la capacité d'optimiser les délais, de réduire le coût de production des moules et la flexibilité de la production.

Les granulés thermoplastiques sont considérés comme la matière première la moins coûteuse pour la fabrication additive : jusqu'à 10 fois moins cher que d'autres matériaux d'impression, tels que les filaments thermoplastiques. En plus des économies de matériaux, les imprimantes 3D par extrusion de pellets peuvent imprimer des moules jusqu'à 1 270 x 1 270 x 1 820 mm (50 x 50 x 72 pouces) en utilisant des matériaux hautes performances et haute température à des vitesses atteignant un demi-mètre par seconde.

Pour obtenir une pièce finale de haute qualité, les moules de production par impression 3D pour le thermoformage nécessitent de minimiser la distorsion du moule. Les sociétés de thermoformage telles que Duo Form, par exemple, ont validé les granulés de polycarbonate chargés de verre comme matériau éprouvé pour de telles applications, ainsi que les granulés d'ABS chargés de fibres de carbone et même certaines matières premières de granulés de nylon comme matériaux de moulage viables.

Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d'une matière première de granulés pour les moules AM : le calibre de la feuille finale en cours de formation, les exigences de température du matériau final, ainsi que la disponibilité et le coût des matières premières de granulés. Par exemple, lorsqu'une épaisseur plus fine est utilisée comme feuille formée finale, des matériaux de moulage à plus basse température sont acceptables, tels que des pastilles CF-ABS. Pour les applications qui nécessitent un matériau de feuille plus épais ou une température plus élevée, des matières premières de granulés à plus haute température doivent être utilisées pour l'impression du moule, telles que le GF-PC ou un matériau en nylon chargé.

Un autre avantage est la possibilité d'exploiter une surface poreuse de la pièce imprimée, permettant au vide de passer à travers un moule sans avoir à utiliser d'outils spéciaux pour réaliser les trous de vide. Selon Duo Form, la nature poreuse inhérente aux moules imprimés en 3D présente un avantage significatif lors de l'utilisation de l'impression 3D par extrusion de pellets dans son processus de production de moules. En fonction de la pièce thermoformée finale prévue, il peut être important de prioriser le flux de vide à travers certaines zones du moule pour pouvoir obtenir le résultat souhaité du processus de formage. Cet objectif peut être atteint en ajustant les paramètres de parcours de l'outil avant l'impression.

Duo Form, leader américain du thermoformage pour de nombreuses industries, déploie des efforts continus pour innover ses processus afin de réduire les délais et les coûts, permettant ainsi à l'entreprise de mieux servir ses clients et de remporter de nouveaux marchés. Pour intégrer cette technologie dans son processus de fabrication, Duo Form a collaboré avec 3D Systems. AM a offert à l'entreprise plus d'agilité grâce à l'impression 3D de moules de production, d'outils et d'échantillons représentatifs pour le thermoformage et le formage sous vide.