Le thermoformage sous vide est une méthode courante de fabrication de pièces en plastique, largement utilisée dans divers secteurs industriels. Le plastique brut est mis en forme à l'aide d'un moule, et ce procédé est économique. Les sections suivantes de cet article aborderont les principes de base du thermoformage sous vide, exploreront son processus complexe, identifieront les matériaux couramment utilisés et présenteront ses applications.
Qu’est-ce que le formage sous vide ?
Le thermoformage sous vide, aussi appelé moulage sous vide, consiste à fixer une feuille de plastique, à la chauffer, puis à la plaquer contre un moule par aspiration. Ce procédé permet au plastique ramolli d'épouser parfaitement la forme et la surface de la cavité du moule. Après refroidissement, la pièce moulée est démoulée et ébarbée si nécessaire.
Les moules utilisés sont généralement plus simples que ceux employés dans des procédés comme le moulage par injection, car ils ne comportent pas de cavités internes complexes. Le thermoformage sous vide est donc idéal pour les petites et moyennes séries (moins de 3 000 pièces) de pièces volumineuses et relativement simples, telles que des contenants et des emballages.
Avantages et inconvénients du thermoformage sous vide des matières plastiques
Comme toutes les technologies, le thermoformage sous vide présente des avantages et des inconvénients.
| Avantages | Désavantages |
| Facile à fabriquer. | Des cycles de production plus longs et une dépendance au travail manuel pour le chargement, le déchargement et les changements d'outils. |
| Une alternative économique pour la production par lots de faible à moyen volume. | Ne peut pas traiter certains produits complexes, comme les cavités internes, les canaux et les surfaces courbes. |
| Un investissement relativement moins important que pour d'autres procédés comme le moulage par injection. | La précision de la technique sous vide est relativement faible, dans une plage de ±0.25 à 1.5 millimètres. |
| Il est possible de modifier la conception en fonction de la situation réelle au cours du processus itératif. | Peut entraîner des déformations et des imperfections de surface. |
| Peut traiter des dimensions variées, jusqu'à un maximum de 2000 mm x 1000 mm. |
Formage sous vide vs. thermoformage vs. formage sous pression
Le formage sous vide, le thermoformage et le formage sous pression sont autant de techniques utilisées pour façonner des pièces en plastique. Malgré leurs similitudes, ces termes et procédés présentent des différences subtiles et importantes, souvent méconnues en dehors du secteur de la transformation des matières plastiques.
Formage sous vide vs formage sous pression
Le thermoformage sous vide et le thermoformage sous pression utilisent des méthodes opposées pour introduire le plastique dans le moule. En thermoformage sous vide, une feuille de matériau thermoplastique est d'abord chauffée à une température précise, ce qui la rend malléable. Une fois la feuille prête, la pression du vide aspire le plastique chaud dans ou sur le moule. Le thermoformage sous pression, quant à lui, utilise la pression de l'air comprimé. Le processus débute également par une étape de chauffage de la feuille de plastique. Le thermoformage sous pression utilise de l'air comprimé pour forcer les feuilles de plastique chaudes dans le moule.
Formage sous vide vs thermoformage
Bien que souvent utilisés indifféremment, les termes « formage sous vide » et « formage sous pression » présentent une distinction essentielle : le formage sous vide est un type spécifique de thermoformage qui repose exclusivement sur la pression du vide. Plus généralement, le thermoformage englobe à la fois le formage sous vide et le formage sous pression.
Le formage sous vide utilise un moule unique, tandis que le thermoformage requiert des moules mâle et femelle. L'usinage CNC de l'aluminium est également nécessaire pour le thermoformage. Une fois la pièce en plastique mise en forme, elle est refroidie et ébarbée pour obtenir le produit final.
Le thermoformage est actuellement le procédé le plus adapté à la production de pièces complexes. Il est particulièrement utile pour la fabrication de pièces hautes performances ou robustes dans certains domaines comme les plateaux médicaux, les panneaux automobiles et les pièces grand public de haute finition.
Comment fonctionne le thermoformage sous vide
Le thermoformage sous vide est un procédé permettant de façonner des pièces en plastique à partir d'une feuille de plastique. Il est généralement utilisé pour la fabrication de grandes pièces, mais peut également servir à la production de pièces de précision. Ce guide accompagne le lecteur à chaque étape du processus, du marquage des outils à la finition des pièces.
- La fabrication d'outils
- Mise en place de la machine de thermoformage sous vide
- Chauffage
- Passe l'aspirateur
- Refroidissement, découpe et finition du plastique
Maintenant, examinons en détail le fonctionnement du thermoformage sous vide.
Fabrication d'outils
Commencez par fabriquer l'outillage à l'aide de matériaux de thermoformage sous vide comme le carton ou l'aluminium, selon la complexité et la quantité de la pièce plastique à former. Le moule doit impérativement présenter des côtés biseautés d'au moins 2 degrés. Grâce à cette conception, les pièces plastiques se démouleront facilement.
Installation de la machine de thermoformage sous vide
Une fois le moule créé et placé sur le gabarit, fixez fermement la feuille de plastique à former sur la machine. La feuille de plastique restera immobile pendant le chauffage et le formage. Le serrage suffit à la maintenir en place, car elle se trouve au-dessus du gabarit sans reposer dessus.
Chauffage
La feuille de plastique est chauffée à l'aide d'éléments chauffants afin de la rendre malléable. Lors du formage, le maintien d'une température précise est crucial en raison de la pression pneumatique appliquée au-dessus et en dessous de la feuille. Des pyromètres permettent de contrôler la température de la feuille dans la machine sous vide. Le contrôle de la température au niveau de la feuille et le pré-étirage sont des outils auxiliaires très efficaces qui contribuent à garantir une finition uniforme.
Passe l'aspirateur
Le moule est positionné sur la table, et le système pneumatique remonte vers le plastique. Une fois que le plastique a atteint la température adéquate et est suffisamment souple, la feuille est tirée vers la surface du moule, où le vide aspire l'air entre le moule et la feuille de plastique.
Refroidissement, découpe et finition du plastique
L'utilisation de ventilateurs et d'air frais permet de refroidir et de durcir le plastique fraîchement moulé, facilitant ainsi son démoulage. Pulvériser de l'eau glacée sur le plastique est particulièrement efficace pour accélérer le refroidissement, préserver la forme et les détails de la pièce moulée et éviter toute déformation. Une fois la pièce démoulée, on peut procéder à l'ébavurage (coupe aux ciseaux, ponçage ou lissage des bords) et enfin au nettoyage.
Matériaux couramment utilisés pour le thermoformage sous vide
De nombreux matériaux plastiques sont disponibles pour le thermoformage sous vide ; le choix du matériau adapté au projet est crucial. Voici les types de matériaux couramment utilisés en thermoformage sous vide.
Acrylique-Perspex (PMMA)
Le PMMA est un matériau thermosensible de résistance moyenne à élevée. Pour certaines applications exigeant une grande transparence, son utilisation est recommandée. Le PMMA est largement utilisé dans la fabrication de luminaires, de diffuseurs de lumière, de dômes de toiture et d'enseignes. Cependant, sa fragilité le rend plus adapté aux travaux manuels. Son taux de retrait est de 0.3 % à 0.8 %. Le PMMA est également compatible avec les peintures cellulosiques et les laques.
Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)
L'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), un mélange de polymères d'acrylonitrile, de butadiène et de styrène, est un matériau solide, dur et rigide. Les plastiques ABS offrent une excellente résistance aux intempéries et aux chocs. Ils sont utilisés dans la fabrication de boîtiers électriques, de bagages, de pièces sanitaires et de pièces automobiles. De plus, l'ABS se moule facilement et permet d'obtenir des pièces de haute définition.
Polycarbonate (PC)
Le polycarbonate (PC) est reconnu pour ses propriétés hygroscopiques et extensibles, sa résistance et sa capacité à être moulé avec une grande précision. Il est usinable, soudable par ultrasons, possède d'excellentes propriétés d'isolation électrique, peut être rubané, percé et peint par pulvérisation. Le PC présente une forte résistance chimique, à l'exception des alcalis, des composés aromatiques et des hydrocarbures. Il est couramment utilisé dans la fabrication de produits thermoformés tels que les verres de lunettes, les composants automobiles, les équipements de protection et les matériaux de construction.
Polypropylène (PP)
Le polypropylène (PP) est un matériau très résistant mais difficile à mettre en forme. Sa mise en œuvre exige un contrôle précis de la température afin d'éviter tout affaissement lors du thermoformage sous vide. Le PP est non hygroscopique et son taux de retrait est de 1.5 à 2.2 %. Il peut être translucide, noir, blanc ou d'autres couleurs, bien qu'il ne puisse être peint par pulvérisation. Souple et non absorbant, le PP est idéal pour la fabrication de réservoirs chimiques, d'enceintes, de bagages et d'emballages alimentaires ou de jouets.
Polystyrène à impact élevé (HIPS)
Le polystyrène choc (HIPS), un mélange de polystyrène et de 5 à 10 % de caoutchouc, est non hygroscopique et possède une résistance moyenne à élevée, ce qui lui permet d'être facilement mis en forme et d'offrir une excellente définition. Son retrait est de 0.3 à 0.5, ce qui facilite son usinage, mais nécessite l'application d'un apprêt spécial. Le HIPS présente une faible résistance à la chaleur et est donc idéal pour les applications intérieures. Très facile à mettre en forme, il est disponible dans une vaste gamme de couleurs, de motifs et de textures. Le HIPS peut être utilisé pour la plupart des articles de grande série et de faible valeur, comme de nombreux emballages (non stériles).
Polyéthylène téréphtalate glycol/copolyester (PETG)
Le PETG est un matériau esthétique, résistant et offrant une excellente formabilité, permettant une haute définition. Il est donc parfaitement adapté aux emballages hygiéniques (alimentaires et pharmaceutiques, par exemple) ainsi qu'aux présentoirs (PLV, par exemple). Sciable, découpable et fraisable, il est facile à utiliser et peut être découpé à l'emporte-pièce et perforé, dans une certaine mesure. Il est compatible avec l'impression sur polyester grâce à des peintures et encres adaptées. Stérilisable et résistant aux alcools et aux huiles acides, le PETG est cependant déconseillé pour une utilisation avec des solutions fortement alcalines.
Polyéthylène (HDPE)
Le polyéthylène (PE) est un matériau complexe à travailler. La mousse de PE est plus facile à manipuler, mais sa mise en forme nécessite des températures basses. Grâce à sa grande résistance, son taux de retrait élevé (2.0 à 3.5 %) et sa bonne résistance chimique, la mousse de PE est un matériau idéal pour diverses applications. Le PEHD ne peut être pulvérisé, mais il est possible de l'imprimer avec certaines encres. Il est utilisé pour la fabrication de pièces de caravanes, d'enceintes, de boîtiers et de pièces automobiles.
Principales applications du thermoformage sous vide
Le thermoformage sous vide permet de donner forme au plastique à divers produits fonctionnels et décoratifs, illustrant ainsi sa flexibilité et sa disponibilité. Voici quelques exemples courants de ses principaux domaines d'application.
Automobile et transport
Le thermoformage sous vide est largement utilisé dans le secteur automobile pour fabriquer des pièces à la fois légères pour l'aéronautique et robustes pour certains autobus, bateaux et avions. Il permet également de produire des pièces automobiles telles que des abat-jour, des pare-chocs, des occultations de vitres et des panneaux de porte. Le thermoformage sous vide est reconnu pour sa capacité à créer des pièces robustes et légères, contribuant ainsi à réduire les coûts pour le fabricant comme pour l'acheteur, sans compromis sur la qualité.
Industriel
Le thermoformage sous vide est largement utilisé dans la fabrication d'articles durables tels que des caisses et des conteneurs profilés pour machines. Ces produits nécessitent la confection de pièces robustes et résistantes, capables de supporter des environnements industriels difficiles. Le thermoformage sous vide peut également être utilisé pour la production de petites séries ou la réalisation de prototypes.
Emballage
L'industrie de l'emballage alimentaire privilégie le thermoformage sous vide pour la fabrication de boîtes destinées aux en-cas et autres produits alimentaires. Cette technique, de plus en plus utilisée, permet de mouler facilement le plastique alimentaire et contribue à prévenir la contamination, à préserver la fraîcheur et à limiter les dommages, ce qui représente une solution économique pour les fabricants.
Conclusion
formage sous vide dans fabrication de pièces en plastique Apparue il y a plus de 20 ans, cette entreprise fabrique une vaste gamme de produits en plastique thermoformé, caractérisés par leur rentabilité, leur rapidité de production et leur grande polyvalence, permettant la fabrication de pièces complexes. Pour les entreprises souhaitant tirer parti de ces atouts, collaborer avec un fabricant expérimenté est essentiel.
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