Thermoformage sous vide : Qu'est-ce que c'est et comment ça fonctionne

Le thermoformage sous vide est un processus de thermoformage offrant des avantages tels que faible coût de fabrication, coûts de moule réduits et haute efficacité pour produire des pièces de haute qualité. Des petites pièces comme les plaquettes pharmaceutiques aux grandes pièces automobiles, le thermoformage sous vide est utilisé dans de nombreuses industries.

Cependant, plusieurs subtilités entourent le processus, nécessitant sa compréhension avant sa sélection. Cet article explique le processus, les matériaux et machines compatibles, et ses applications.

Le thermoformage sous vide est un processus de fabrication plastique qui utilise une machine pour chauffer un polymère plastique jusqu'à ce qu'il devienne malléable avant de l'aspirer sur un moule. C'est un processus important dans la production à faible volume de pièces plastiques.

Le processus est compatible avec les thermoplastiques et les matériaux thermodurcissables malgré leurs différences. Par conséquent, l'utilisation de l'un ou l'autre ne doit se faire qu'après une bonne compréhension de leurs propriétés. Néanmoins, la plupart des fabricants préfèrent les thermoplastiques en raison de leur recyclabilité.

Comment fonctionne le thermoformage sous vide ?

Le thermoformage sous vide est un processus de fabrication simple qui implique cinq étapes majeures expliquées ci-dessous :

Étape 1 : Création du moule de thermoformage sous vide

Les fabricants utilisent de l'aluminium coulé, du bois, de la mousse structurelle ou des plastiques imprimés en 3D pour fabriquer un moule. Chaque matériau a ses avantages et limitations. Par exemple, les plastiques imprimés en 3D sont plus faciles à fabriquer, et on peut créer des designs plus complexes dans le moule. D'un autre côté, l'aluminium peut être le choix approprié quand la résistance est un facteur déterminant.

La plupart du temps, les moules ont des milliers de trous d'évent. Ces trous sont un passage pour l'air piégé pendant le formage pour prévenir l'emprisonnement d'air. De plus, le moule doit être capable de conduire la chaleur pour diminuer le temps de refroidissement du produit final. Tout comme dans le moulage sous vide d'uréthane, il est important de préchauffer le moule avant que le processus de moulage sous vide plastique ne commence.

Étape 2 : Processus de bridage

Après avoir placé le moule dans la machine, on place la feuille de plastique sur la machine correctement. Le bridage doit être assez fort pour maintenir le plastique tout au long du processus de formage ; sa force dépend de la machine. La plupart des bridages peuvent maintenir des matériaux avec des épaisseurs allant de 6 à 10 mm.

Étape 3 : Processus de chauffage

Cela implique d'utiliser un radiateur pour chauffer la feuille de plastique en dessous de la température de transition vitreuse. Le radiateur est équipé d'une source de radiation pour effectuer sa fonction, et le temps de chauffage dépend du type de plastique utilisé.

Note : il est important d'appliquer la chaleur uniformément sur toute la feuille de plastique.

Étape 4 : Processus de mise sous vide

Après avoir étiré la feuille de plastique chauffée à l'aide d'air sous pression, on applique un vide pour aspirer et la distribuer sur la surface du moule. Le vide élimine l'air piégé tandis que la feuille de plastique prend la forme du moule.

Il est nécessaire que la pièce refroidisse suffisamment car un refroidissement insuffisant peut mener à la déformation de la pièce finale.

Étape 5 : Découpe et finition

La découpe implique de couper l'excès de matière plastique. On peut découper avec un couteau à main ou une scie à ruban selon la taille et la texture. De plus, les produits de thermoformage sous vide peuvent avoir besoin de trous supplémentaires ou d'autres designs pour être complets.

Pour cette raison, les fabricants emploient le perçage, la découpe à rouleau, l'usinage CNC et bien d'autres pour créer des trous et caractéristiques précis et exacts. Aussi, on peut améliorer la qualité et l'apparence de la pièce en utilisant des processus de post-finition comme la métallisation sous vide.

Types de machines de thermoformage sous vide

Chaque machine utilisée dans le processus de fabrication a ses qualités et caractéristiques uniques. Par conséquent, vous devez comprendre les différentes machines disponibles. Voici les types principaux.

Machine de thermoformage sous vide industrielle

Ce type de machine occupe un grand espace et convient le mieux à la fabrication commerciale. Elle peut aussi produire des pièces avec des formes et designs complexes. Une caractéristique importante des machines de cette classe est que les concepteurs peuvent modifier les paramètres actuels sans interrompre le cycle de production.

Machine de thermoformage sous vide de taille moyenne

Les fabricants utilisent les machines de cette classe pour fabriquer des pièces plastiques de petite à moyenne taille pour le prototypage et la production à petite échelle. Avec les machines de taille moyenne, on a plus d'autonomie sur le processus grâce à la fonctionnalité semi-automatique.

Machine de thermoformage sous vide de table

Cette classe de machine est portable, facile à utiliser et conçue pour des applications de formage personnel. Les machines de table sont idéales pour des matériaux avec des épaisseurs ne dépassant pas 6 mm.

Machine de thermoformage sous vide DIY

C'est un outil éducatif parfait pour les enfants et adolescents. Elle est actionnée manuellement, et on ne peut l'utiliser que pour des pièces avec des caractéristiques simples.

Matériaux pour le thermoformage sous vide

Plusieurs matériaux sont compatibles avec le processus de fabrication. Chacun a des propriétés uniques, par exemple, le polycarbonate a une haute résistance à la traction le rendant applicable dans les pièces structurelles. Les matériaux courants pour le processus incluent :

• Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)
• Polycarbonate (PC)
• Polypropylène (PP)
• Polyfluorure de vinylidène (PVDF)
• Polyéthylène téréphtalate glycol (PETG)
• Chlorure de polyvinyle (PVC)
• Polystyrène à haut impact (HIPS)
• Acrylique (PMMA)
• Polyéthylène haute densité (HDPE)

Avantages du thermoformage sous vide

Les fabricants utilisent le moulage sous vide pour les avantages suivants.

1. Rentable

Le thermoformage sous vide est la méthode de traitement plastique la plus abordable pour la production à faible volume. Cela est associé au faible coût du prototypage et de la création du moule. Le coût du moule est bas car les fabricants les fabriquent à partir de matériaux abordables et facilement accessibles. De plus, pour fabriquer des pièces similaires, on peut réutiliser le moule.

2. Délai d'exécution

Comparé aux méthodes de traitement conventionnelles, le temps pour produire le moule d'outillage est court, et il est encore plus court si les moules sont imprimés en 3D. Avec le thermoformage sous vide, le temps entre la création de la conception pour la fabrication et la production réelle est court. Cela augmente l'efficacité de production et réduit le temps de mise sur le marché de votre produit.

3. Flexibilité de conception et polyvalence

Bien qu'un moule produise des pièces avec le même design, les concepteurs peuvent modifier ces moules pour mieux répondre à leurs besoins. Cela augmente la créativité car on peut expérimenter de nouvelles idées et créer des prototypes sans coûts ou délais significatifs. De plus, le moulage sous vide offre plus d'options de couleurs et de personnalisation. Avec cela, les fabricants peuvent créer des designs uniques et des pièces personnalisées à un prix équitable.

4. Précision et exactitude

Le thermoformage sous vide plastique est un processus de fabrication précis. La pièce finale prend la forme exacte du moule, menant à une cohérence de forme et taille d'un lot à l'autre avec le même moule. La précision et l'exactitude sont cruciales pour les composants qui doivent s'emboîter dans une autre pièce. Par conséquent, c'est applicable dans l'assemblage de pièces.

5. Compatibilité

Le moulage sous vide est compatible avec la plupart des matériaux plastiques. Par exemple, les fabricants peuvent produire des pièces transparentes et translucides applicables dans l'emballage alimentaire. Les matériaux courants compatibles incluent le polycarbonate, le propylène et le polyéthylène haute densité.

6. Respectueux de l'environnement

Le processus de thermoformage sous vide ne nuit pas à l'environnement car il produit peu ou pas de déchets. De plus, on peut facilement recycler l'excès de matière plastique et l'utiliser pour la production future.

Inconvénients du thermoformage sous vide

Le moulage sous vide a certaines limitations malgré ses nombreux avantages. Celles-ci incluent :

Simplicité

Bien que vous puissiez créer des pièces personnalisées, un moule ne produit que tant de détails, et le thermoformage sous vide peut ne pas être efficace pour des pièces avec un niveau de détail très élevé. Donc, la forme doit être simple, et les designs doivent être directs.

Non adapté à la production à grande échelle

Le processus de thermoformage sous vide implique la production d'une pièce à la fois, le rendant adapté à la production à petit volume. Cependant, il peut être chronophage pour la production à grande échelle.

Risque de gauchissement

Le thermoformage sous vide convient aux plastiques à parois minces. Les parois plus épaisses augmentent le risque de gauchissement du plastique. Pour éviter cela, il faut étirer la feuille de plastique pour réduire l'épaisseur de paroi.

Défaut continu

L'avantage de réutiliser un moule de thermoformage sous vide pour économiser les coûts peut être une limitation, car tout dommage au moule entraîne des dommages significatifs au produit final, ce qui peut mener à des rappels de produits et des pertes.

Applications du thermoformage sous vide

Le processus de thermoformage sous vide est utilisé pour fabriquer de nombreux produits dans divers secteurs. Certaines applications courantes sont :

Automobile et transport

Le thermoformage sous vide plastique est un moyen abordable de produire des pièces auto car il peut réaliser des designs détaillés sur les pièces et est compatible avec les petites et grandes pièces. De plus, le matériau plastique est étiré en une feuille très fine, réduisant le poids de la pièce et augmentant l'efficacité énergétique.

Les fabricants de pièces auto utilisent le thermoformage sous vide pour produire des vitres, pare-chocs, plateaux, panneaux intérieurs, caches de roue de secours, et bien plus.

Emballage alimentaire

Le moulage sous vide s'applique dans l'industrie de l'emballage alimentaire car il peut mouler facilement des plastiques alimentaires. Parce que ce grade de plastique, comme le polycarbonate, est facilement stérilisable, prévient la contamination, réduit les dommages alimentaires et préserve la fraîcheur.

Biens de consommation

Il y a une liste infinie de produits de thermoformage sous vide utilisés pour fabriquer des biens de consommation. C'est parce que le thermoformage sous vide est idéal pour des pièces qui doivent être légères, durables et esthétiquement plaisantes. Exemples : jouets pour enfants, bacs de bain et douche, boîtes de rangement, et bien plus.

Pièces personnalisées et effets spéciaux

Les fabricants de nombreux secteurs utilisent le moulage sous vide pour personnaliser des pièces uniques, ce qui est important pour ajouter des designs et propriétés pour effets spéciaux. Avec le thermoformage sous vide, on ajoute des logos et symboles complexes sur une pièce.

Quelles sont les différences entre thermoformage sous vide, thermoformage et formage sous pression ?

Le thermoformage est le terme parapluie qui décrit la fabrication d'une pièce 3D à partir d'une feuille de plastique. Le thermoformage sous vide et le formage sous pression sont les deux principaux types de thermoformage. La différence réside dans le principe de formage, les types et le nombre de moules utilisés.

Principe

Le formage sous pression implique l'utilisation d'air sous pression pour pousser la feuille de plastique chauffée dans un moule avant de placer l'autre sur le plastique formé. D'un autre côté, le thermoformage sous vide utilise la pression de vide pour aspirer le plastique chaud sur ou dans le moule.

Types et nombre de moules

Il y a deux types de moules utilisés : un mâle (forme convexe) et un femelle (forme concave) en thermoformage. Quand on utilise un moule mâle, la feuille de plastique est placée dessus pour s'adapter à l'intérieur de la pièce. Quand on utilise un moule femelle, il s'adapte autour de la feuille thermoplastique et forme ses dimensions extérieures précisément.

Généralement, on peut utiliser le moule mâle ou femelle en thermoformage sous vide qui utilise un seul moule et la pression de vide pour donner aux pièces leur forme désirée.

Le formage sous pression fonctionne différemment. Au lieu d'aspirer autour d'un moule, une feuille de plastique chauffée est pressée entre deux moules. C'est utile pour faire des pièces plastiques qui doivent être précisément formées des deux côtés ou quand un tirage profond est requis.

Conclusion

Le thermoformage sous vide est la méthode la plus simple pour faire des pièces plastiques répétables économiquement. Il utilise la pression de vide et la chaleur pour effectuer son opération. Les fabricants combinent souvent ce thermoformage sous vide avec d'autres processus de fabrication pour améliorer la fonctionnalité et l'esthétique.

Il y a plusieurs aspects du thermoformage sous vide qui déterminent le succès de l'opération. Par exemple, choisir le meilleur moule et matériau. En conséquence, cet article a discuté une partie du thermoformage sous vide. Chez WayKen, nos ingénieurs et concepteurs peuvent répondre à vos besoins de production de pièces à faible volume du prototypage aux séries complètes.

De plus, nous sommes un fabricant de prototypage rapide certifié ISO et augmentons votre profit en raccourcissant les délais et en offrant nos services à un prix compétitif. Avez-vous des projets pour lesquels vous avez besoin d'aide ? N'hésitez pas à nous contacter aujourd'hui.

FAQ

Quand le thermoformage sous vide n'est-il pas le bon choix ?

Bien que le thermoformage sous vide offre de nombreux avantages, ce processus peut ne pas être le meilleur si les pièces que vous voulez produire ont des designs et caractéristiques très complexes, le produit visé est à grande échelle, le temps pour mettre les produits sur le marché est court. Dans l'une de ces situations, envisagez d'autres alternatives appropriées.

Qu'est-ce qui peut mal tourner avec le thermoformage sous vide ?

Comme d'autres processus de fabrication, il est important de prendre certaines précautions lors du formage des pièces. Des défauts comme le gauchissement et l'épaisseur de paroi inégale de la pièce finale peuvent survenir. Ces défauts peuvent affecter la fonctionnalité de la pièce. Donc, il faut les éviter en ajustant la pression d'air et d'autres paramètres.

Le moulage sous vide et le thermoformage sous vide sont-ils la même chose ?

Bien que le principe pour les deux puisse être le même, il y a une différence. Dans le moulage sous vide, le matériau de départ est une résine liquide alors que c'est une feuille de plastique solide en thermoformage sous vide.