Essentiels du découpage CNC pour emballages plastique et mousse : Guide débutant

Presque tous les produits qu'on achète viennent dans une forme de boîte ou emballage qui a besoin de ses propres procédés de fabrication. Au fil des ans, ces emballages et boîtiers requièrent des designs cohérents, souvent produits avec l'ajustement et la géométrie du produit en tête. Aujourd'hui, la plupart des équipements d'emballage sont automatisés pour l'efficacité et des temps de production plus rapides. Les machines d'emballage sont contrôlées par des machines CNC, permettant aux utilisateurs de réduire les coûts de main-d'œuvre.

Cependant, diverses formes de technologies CNC comme les découpeuses à emporterie et routeurs (entre autres) ont aussi beaucoup à offrir sur ce front, permettant une gamme d'avantages de design. Cet article particulier se concentrera sur ces technologies de découpe plutôt que sur les machines d'emballage pilotées par CNC.

Avantages sur d'autres méthodes

Pour l'emballage, les routeurs, fraiseuses, découpeuses, etc. ont quelques avantages clés sur d'autres types de technologies. En termes de production haute vitesse bas volume, ces machines CNC donneront bien plus pour votre argent comparé au moulage par injection et fabrication additive, par exemple. Bien que l'AM puisse être moins cher dans certains cas, elle est bien plus lente et souvent moins précise. L'emballage a aussi besoin d'être cohérent et uniforme, ce que les routeurs et fraiseuses font mieux.

Le moulage par injection ne peut être approprié que pour de gros volumes et peut ainsi mener à des coûts inutiles sur des séries de bas volume. Le moulage par injection, comme son nom l'indique, requiert un moule, ce qui peut être chronophage (semaines voire mois dans certains cas). De plus, bien que le moulage par injection soit moins cher à ces gros volumes, les coûts initiaux du moule peuvent éclipser ces économies comparé aux routeurs.

Une autre caractéristique importante que certaines tables CNC ont à leur disposition est la capacité de numériser la forme précise du produit. Ainsi, la production finale d'insert ou d'emballage est bien plus simple. C'est particulièrement utile dans la programmation de produits aux formes complexes.

D'un autre côté, il faut dire que les méthodes soustractives CNC ne sont pas toujours la façon la plus appropriée. Puisque l'emballage signifie souvent créer un espace pour le produit principal pour s'allonger et reposer, de grands produits nécessitant des coupes plus profondes signifieraient plus de gaspillage sur le bloc de matériau et plus de consommation de temps pour couper leur forme par méthodes soustractives. Dans ces cas, une autre méthode de production peut être plus appropriée.

De même, toutes les machines CNC ne sont pas appropriées pour tous types d'emballage, comme nous le couvrirons ci-dessous. Les utilisateurs doivent savoir ce qu'ils veulent d'une machine et décider quelle machine prendre, mais le meilleur pari est avec un système plus polyvalent comme un routeur hybride multi-usages qui a une gamme d'options de coupe différentes. Les machines CNC avec une assez grande gamme peuvent traiter plastiques, mousses, bois et tous autres matériaux qu'on peut considérer pour leurs besoins d'emballage.

Palettes et conteneurs plastique pour emballage extérieur

Beaucoup d'entreprises emploient l'utilisation de palettes plastique pour l'emballage extérieur lors du transport d'articles plus généraux. Certaines formes que les colis prennent, comme blocs et cubes, sont plus universelles. En résultat, ces sortes de palettes peuvent même être réutilisables à travers divers envois de transport pour une gamme de produits qui leur conviennent. Ce que le découpage CNC offre dans ce domaine est des améliorations sur les anciens processus de production.

Des entreprises comme Graco packaging utilisent un lot des mêmes palettes depuis plusieurs années dans leurs opérations quotidiennes. Celles-ci ont été faites avec un routeur CNC et correspondent aux dimensions complexes de la pièce précisément. Elles durent bien plus longtemps que celles faites par d'autres processus et leurs entreprises clientes tendent à les utiliser pour tous leurs besoins d'emballage et transport.

D'autres projets d'emballage peuvent requérir une solution plus complète qui encape le produit entièrement. Dans ces cas, ils peuvent employer l'utilisation de conteneurs plastique. Le plastique alvéolaire est une telle solution, car il peut être flexible, durable et facilement traité en une variété de formes. Le découpage 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 des opérations d'emballage et transport plus laborieuses. Tout chargement qui doit aller dans un avion ou conteneur métallique devrait être bien plus résistant et nécessitera une machine 5 axes pour le couper. Les réglages et outils peuvent varier de plastique à plastique. Par exemple, le PET peut être formulé de plusieurs façons, étant sous forme non renforcée ou renforcée fibre de verre, par exemple. Il est préférable de regarder quel matériau vous allez traiter et quelle vitesse de broche, type de gouge, et outils vous aurez besoin pour le traiter avec précision.

Considérations pour inserts en mousse

L'emballage ne se réfère pas seulement à la boîte extérieure car il peut aussi inclure inserts et gaines intérieures en mousse, comme c'est souvent le cas avec outils et électroniques. Il y a toute une gamme de matériaux que les découpeuses, routeurs et fraiseuses peuvent traiter pour de tels emballages plus complexes. Cependant, différents matériaux et applications requièrent différentes machines CNC pour différents matériaux.

L'emballage plastique est probablement la façon la plus courante dont les outils de découpe CNC sont utilisés pour l'emballage. Très souvent ce sont des matériaux comme la mousse d'emballage courante qu'on voit à l'intérieur des boîtes pour prévenir les dommages de transport. Ces matériaux d'emballage peuvent être faits de mousse Polyuréthane (PU), Polyéthylène (PE) ou autres plastiques courants. Par exemple, le PU est assez dur et a une haute densité et en résultat, une fraise de routeur est parfaite pour le travail.

D'un autre côté, la mousse PE est plus légère et comparativement moins rigide, donc alors que les fraises de routeur la déchireront, elles peuvent aussi le faire inadéquatement avec des coupes sales dans ce matériau léger. Couper des mousses plus légères comme celle-ci n'est pas conseillé avec une fraise de routeur, car cela peut endommager le résultat final et le rendre esthétiquement déplaisant. Le PE et autres mousses légères requièrent des outils spécifiques, comme des lames de couteau.

Il est plus bénéfique d'opter pour une machine multi-usages avec les bons outils programmés pour couper tous types de mousse. Cela peut être une bénédiction pour résoudre toute question qui pourrait survenir avec le traitement de mousse et permet un processus de production plus polyvalent.

Cela peut inclure des tables CNC avec soit un double soit un triple axe Z, qui peuvent être configurées avec une broche de routeur et un ou deux couteaux différents dans son arsenal. Les machines avec configuration triple-Z ont aussi la capacité de couper et rainurer le carton ondulé. Une combinaison d'une broche spécifique (soit à dégagement rapide soit à pinces) avec un couteau oscillant ou tangentiel facilitera la découpe de divers types de mousse incluant PE à cellules fermées ou ouvertes. Ces machines CNC multi-usages sont idéales pour ces petites séries de production et peuvent être cruciales pour le prototypage.

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

Inversement, la fraise à spirale descendante pourrait pousser le matériau vers le bas, ce qui résulte en plus de perte de matériau que désiré. Cela laisse une poche plus grande ou une pièce plus petite quand on coupe le profil. La plupart des matériaux mousse font bien sous une machine avec une fraise droite à deux gouges. Cela met seulement une petite force radiale sur le matériau et coupera la pièce avec distorsion minimale et laissera une bonne finition lisse.

Les mousses présentent souvent un autre problème : maintenir le matériau solidement en place. 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 est d'utiliser soit une pompe à vide soit un souffleur mais chacun a ses propres caractéristiques uniques.

Les souffleurs déplacent un plus grand volume d'air que les pompes, donc si la mousse est légèrement poreuse un souffleur peut mieux marcher. Il a l'avantage de moins de fuite d'air à travers les trous pendant l'opération, fournissant ainsi un processus plus cohérent. D'autres solutions peuvent être appliquées en tandem aussi. Les matériaux poreux peuvent être maintenus en bas par l'application d'un film plastique à faible adhérence sur le dessous du matériau. Cela maintient un bon joint et peut être facilement retiré plus tard.

Avantages de design

Des articles comme instruments de musique ou amplificateurs et consoles de haute valeur requièrent un transport délicat. Ils doivent être emballés très serré et soigneusement pour éviter les dommages, particulièrement pour le transport longue distance de ville en ville. Les routeurs avec couteaux tangentiels et oscillants ont beaucoup à offrir sur ce front, car l'emballage mousse d'instruments coûteux, lumières et accessoires pourra gérer les turbulences de la route.

L'usinage CNC permet aussi d'insérer de petits rainures et détails dans le design avec précision. De tels petits détails peuvent aider à donner plus d'adhérence à l'emballage ou l'insert. Ces touches peuvent immensément aider à garder les produits en sécurité dans leurs boîtes et aider à les empêcher de glisser d'une palette.

Un autre avantage en termes de design est qu'ils peuvent être conçus pour la réutilisation plus efficacement qu'avec d'autres méthodes. Plastiques plus résistants et meilleure capacité de formage permettent de meilleurs produits qui durent plus longtemps globalement.