Guide du débutant sur la découpe CNC pour les emballages en plastique et en mousse

Presque tous les produits que nous achetons se présentent sous une forme de boîtier ou d'emballage qui nécessite son propre ensemble de processus de fabrication. Au fil des ans, ces emballages et étuis ont nécessité des conceptions cohérentes, souvent produites en tenant compte de l'ajustement et de la géométrie du produit. Aujourd'hui, la plupart des équipements d'emballage sont automatisés pour plus d'efficacité et des temps de production plus rapides. Les machines d'emballage sont contrôlées par des machines CNC, ce qui permet aux utilisateurs de réduire les coûts de main-d'œuvre.

Cependant, diverses formes de technologies CNC telles que les découpeuses et les routeurs (entre autres) ont également beaucoup à offrir sur ce front, permettant une gamme d'avantages de conception. Cet article particulier se concentrera sur ces technologies de découpe plutôt que sur les machines d'emballage à commande numérique.

Avantages par rapport aux autres méthodes

En matière d'emballage, les routeurs, les moulins, les coupeurs, etc. présentent quelques avantages clés par rapport aux autres types de technologies. En termes de production à grande vitesse et à faible volume, ces machines CNC vous rapporteront beaucoup plus pour votre argent par rapport au moulage par injection et à la fabrication additive, par exemple. Bien que la FA puisse être moins chère dans certains cas, elle est beaucoup plus lente et souvent moins précise. L'emballage doit également être cohérent et uniforme à tous les niveaux, ce sur quoi les routeurs et les moulins sont meilleurs.

Le moulage par injection peut n'être approprié que pour des volumes élevés et peut donc entraîner des coûts inutiles sur des tirages à faible volume. Le moulage par injection, comme son nom l'indique, nécessite un moule, ce qui peut prendre du temps (des semaines voire des mois dans certains cas). De plus, bien que le moulage par injection soit moins cher dans ces volumes plus importants, les coûts initiaux du moule peuvent éclipser ces économies par rapport aux routeurs.

Une autre caractéristique importante dont disposent certaines tables CNC est la possibilité de numériser la forme précise du produit. De cette manière, la production éventuelle d'inserts ou d'emballages est beaucoup plus simple. Ceci est particulièrement utile dans la programmation de produits aux formes complexes.

D'autre part, il convient de préciser que les méthodes CNC soustractives ne sont pas toujours la voie la plus appropriée. Étant donné que l'emballage signifie souvent la création d'un espace dans lequel le produit principal peut reposer et se reposer, les gros produits qui nécessitent des coupes plus profondes signifieraient plus de déchets sur le bloc de matériau et plus de temps pour couper leur forme grâce à des méthodes de production soustractives. Dans ces cas, une autre méthode de production peut être plus appropriée.

De même, toutes les machines CNC ne conviennent pas à toutes sortes d'emballages, comme nous le verrons ci-dessous. Les utilisateurs doivent savoir ce qu'ils veulent d'une machine, puis décider quelle machine acheter, mais le meilleur pari est avec un système plus polyvalent comme un routeur polyvalent hybride qui a une gamme d'options de coupe différentes. Les machines CNC avec une gamme suffisamment large peuvent être en mesure de traiter les plastiques, les mousses, le bois et tous les autres matériaux que l'on peut envisager pour leurs besoins d'emballage.

Palettes et conteneurs en plastique pour emballage extérieur

De nombreuses entreprises utilisent des palettes en plastique pour l'emballage extérieur lors du transport d'articles plus généraux. Certaines formes de colis, comme les blocs et les cubes, sont plus universelles. En conséquence, ces types de palettes peuvent même être réutilisables dans diverses expéditions de transport pour une gamme de produits qui leur conviennent. Ce que la découpe CNC offre dans ce domaine, ce sont des améliorations par rapport aux processus de production plus anciens.

Des entreprises comme Graco Packaging utilisent un lot des mêmes palettes pendant plusieurs années dans leurs opérations quotidiennes. Ceux-ci ont été fabriqués à l'aide d'un routeur CNC et s'adaptent précisément aux dimensions complexes de la pièce. Ils durent beaucoup plus longtemps que ceux fabriqués à partir d'autres procédés et leurs entreprises clientes ont tendance à les utiliser pour tous leurs besoins d'emballage et de transport.

D'autres projets d'emballage peuvent nécessiter une solution plus complète qui enveloppe entièrement le produit. Dans ces cas, ils peuvent recourir à l'utilisation de contenants en plastique. Le plastique ondulé est une de ces solutions, car il peut être flexible, durable et facilement transformé en une variété de formes. La découpe et le jet d'eau sont des méthodes courantes pour créer de telles options de stockage.

Il est préférable d'utiliser des plastiques à haute résistance aux chocs pour les opérations d'emballage et de transport plus laborieuses. Toute cargaison qui doit entrer dans un avion ou un conteneur métallique devrait être beaucoup plus solide et nécessitera une machine à 5 axes pour la découper. Les paramètres et les outils peuvent varier d'un plastique à l'autre. Par exemple, le PET peut être formulé de plusieurs manières, se présentant sous la forme de non renforcé ou renforcé de fibres de verre, par exemple. Il est préférable de rechercher le matériau avec lequel vous allez avoir affaire et la vitesse de broche, le type de flûte et les outils dont vous aurez besoin pour le traiter avec précision.

Considérations pour les inserts en mousse

L'emballage ne fait pas simplement référence à la boîte extérieure elle-même, car il peut également inclure des inserts et des enveloppes intérieures en mousse, comme c'est souvent le cas avec les outils et l'électronique. Il existe toute une gamme de matériaux que les coupeurs, routeurs et broyeurs peuvent traiter à des fins d'emballage aussi complexes. Cependant, différents matériaux et applications nécessitent différentes machines CNC pour différents matériaux.

L'emballage en plastique est probablement la manière la plus courante d'utiliser les outils de coupe CNC pour l'emballage. Très souvent, ce sont des matériaux comme la mousse d'emballage commune que l'on voit à l'intérieur des boîtes pour éviter les dommages dus au transport. Ces matériaux d'emballage peuvent être fabriqués à partir de mousse de polyuréthane (PU), de polyéthylène (PE) ou d'autres plastiques courants. Par exemple, le PU est assez dur et a une densité élevée et, par conséquent, un foret de toupie est parfait pour le travail.

D'autre part, la mousse PE est plus légère et comparativement moins rigide, de sorte que même si les fraises à défoncer la déchireront, elles peuvent également le faire de manière inadéquate avec des coupes impures dans ce matériau léger. Il est déconseillé de couper des mousses plus légères comme celle-ci à l'aide d'une fraise, car cela peut endommager le résultat final et également le rendre esthétiquement désagréable. Le PE et les autres mousses légères nécessitent des outils spécifiques, comme des lames de couteau.

Il est plus avantageux d'utiliser une machine polyvalente avec les outils appropriés qui sont programmés pour couper tous les types de mousse. Cela peut être une aubaine pour résoudre toutes les questions qui peuvent survenir avec le traitement de la mousse et permet un processus de production plus polyvalent.

Cela peut inclure des tables CNC avec un axe double ou triple Z, qui peuvent être configurées avec une broche de routage et un ou deux couteaux différents dans son arsenal. Les machines avec une configuration triple-Z ont également la capacité de couper et de plier le carton ondulé. Une combinaison d'une broche spécifique (à dégagement rapide ou à pince) avec un couteau oscillant ou tangentiel facilitera la coupe de divers types de mousse, y compris le PE à cellules fermées ou ouvertes. Ces machines CNC polyvalentes sont idéales pour les petites séries de production et peuvent être cruciales pour le prototypage.

Ensuite, le choix du bit de routeur est une partie cruciale de la configuration. Une fraise à spirale vers le haut permet d'appliquer une force vers le haut au matériau, ce qui pourrait le faire se soulever et produire des contours ou des profondeurs de coupe indésirables, il n'est donc pas idéal pour toutes les situations.

À l'inverse, le foret en spirale vers le bas peut pousser le matériau vers le bas, ce qui entraîne alors une perte de matériau plus importante que souhaité. Cela laisse une poche plus grande ou une partie plus petite lors de la coupe du profil. La plupart des matériaux en mousse fonctionnent bien sous une machine avec un couteau droit à double cannelure. Cela n'applique qu'une petite force radiale sur le matériau et coupe la pièce avec une distorsion minimale et laisse une bonne finition lisse.

Les mousses présentent souvent un autre problème :maintenir solidement le matériau. Comme ces matériaux peuvent être très légers et assez poreux, ils peuvent être difficiles à fixer avec le plateau à vide standard. La solution la plus probable consiste à utiliser une pompe à vide ou un ventilateur, mais ils ont chacun leurs propres caractéristiques.

Les ventilateurs déplacent un plus grand volume d'air que les pompes, donc si la mousse est légèrement poreuse, un ventilateur peut mieux fonctionner. Il a l'avantage de réduire les fuites d'air à travers les trous pendant le fonctionnement, offrant ainsi un processus plus cohérent. D'autres solutions peuvent également être appliquées en tandem. Les matériaux poreux peuvent être retenus par l'application d'un film plastique à faible adhérence sur la face inférieure du matériau. Cela maintient une bonne étanchéité et peut être facilement retiré plus tard.

Avantages de conception

Des articles comme des instruments de musique ou des amplificateurs et consoles de grande valeur nécessitent un transport délicat. Ils doivent être emballés très étroitement et soigneusement pour éviter les dommages, en particulier lorsqu'il s'agit de transport longue distance de ville à ville. Les routeurs à couteaux tangentiels et oscillants ont beaucoup à offrir sur ce front, car l'emballage en mousse des instruments de musique coûteux, des lumières et des accessoires sera capable de gérer les turbulences de la route.

L'usinage CNC permet également d'insérer avec précision de petites rainures et des détails dans la conception. Ces petits détails peuvent aider à donner plus d'adhérence à l'emballage ou à l'insert. Ces touches peuvent énormément aider à garder les produits en sécurité dans leurs boîtes et à les empêcher de glisser d'une palette.

Un autre avantage en termes de conception est qu'ils peuvent être conçus pour être réutilisés plus efficacement qu'avec d'autres méthodes. Des plastiques plus solides et une meilleure capacité de mise en forme permettent de meilleurs produits qui durent plus longtemps dans l'ensemble.