Conformado al vacío: una guía completa

“Desde piezas 3D intrincadamente detalladas hasta la fabricación de volúmenes a granel, el conformado al vacío es un proceso valioso. Explore sus beneficios, limitaciones y aplicaciones en esta guía completa”.

En las industrias de procesamiento de plástico, el conformado al vacío se refiere a un proceso de termoformado de plástico de corta duración que se utiliza para la producción de piezas de bajo volumen. Por lo general, se utiliza ampliamente en las industrias farmacéutica y de fabricación de automóviles debido a su alta eficiencia y costo económico en comparación con el moldeo. Además, ayuda a replicar prototipos de funciones delicadas, desde blisters de Medicare hasta componentes interiores y de suspensión de automóviles. Sin embargo, es necesario considerar varios factores para obtener resultados óptimos en términos de la elección correcta del material, así como los parámetros operativos del proceso como la temperatura, las presiones y la velocidad de imitación. Etc. 

Este blog proporciona información útil sobre el proceso de colada al vacío, incluyendo cómo funciona, sus pasos clave, aplicaciones industriales, ventajas, limitaciones y otras consideraciones importantes para el desarrollo de productos y la fabricación de bajo volumen.

¿Qué es el conformado al vacío?

Formación de vacío

Plástico moldeado al vacío es un proceso convencional de fabricación o extrusión de plástico que utiliza láminas de aproximadamente un espesor (6-10 mm) de termoestables o termoplásticos para fabricar diversos artículos 3D de uso industrial. Durante la operación, se crea una presión de vacío que succiona el material plástico deseado hacia el molde personalizado que implica la forma y las especificaciones exactas de la pieza. La presión y temperatura óptimas del aire de vacío requeridas para el proceso es de 9.8 a 12.25 psi. Aprox. Pulgadas de vacío y un rango de temperatura de 115 – 165 ˚C respectivamente. 

Por lo general, se necesita un tiempo mínimo para dar forma a las especificaciones exactas de las piezas, a diferencia de las técnicas tradicionales, que tardan varios días o semanas en llegar al mercado para el uso previsto. Además, el conformado industrial al vacío es un proceso relativamente económico para los requisitos de producción a granel. 

Conformado al vacío: flujo de trabajo del proceso

Aquí hay una guía paso a paso para el proceso de conformado al vacío personalizado. 

• En primer lugar, se diseña la forma predeterminada de la pieza o producto de plástico deseado utilizando un software CAD 3D. 
• Luego, los diseñadores de moldes crean moldes de vacío perforados, periféricos o en ángulo para procesar termoplásticos. Estos moldes en ángulo se precalientan primero para facilitar el desprendimiento de los productos plásticos después de completar el proceso de conformado al vacío. Por lo general, se utilizan materiales como aluminio fundido, madera, poliestireno o espumas estructurales, según la resistencia requerida y las especificaciones exactas de las piezas. 
• Después de la fase de diseño del molde, pasa a la máquina formadora de vacío. Aquí, la lámina de plástico deseada se sujeta correctamente sobre la máquina formadora. Esta pinza sujeta la chapa para evitar imprecisiones durante el proceso. 
• Luego, la lámina se calienta uniformemente a través de una fuente de calor (generalmente se recomiendan calentadores gemelos para aplicaciones que requieren una penetración de calor más uniforme) dependiendo del tipo de material que se esté procesando. Esto ayuda a que la lámina se estire y se derrita por debajo de la temperatura de transición vítrea. 
• Luego, la lámina calentada estirada se empuja hacia la superficie del molde creando un vacío de aire para eliminar el aire atrapado dentro de la lámina de plástico y el molde. 
• Después de eso, la pieza se enfría y se expulsa del molde para realizar acabados, como recortar, anodizar, refinar texturas, etc., según el material que se esté moldeando. 

¿Cuáles son los tipos de máquinas formadoras al vacío?

Existen varios tipos populares de máquinas formadoras de vacío ampliamente adoptadas por las industrias de fabricación de plástico. Tres máquinas comunes entre ellas incluyen; 

• Máquinas formadoras de vacío de mesa
• Máquinas formadoras al vacío de tamaño mediano
• Máquinas industriales de conformado al vacío.
• Máquinas termoformadoras de bricolaje

Máquina formadora de vacío de mesa 

Máquina formadora de vacío de mesa

Las máquinas formadoras al vacío de mesa generalmente están diseñadas para aplicaciones de formación personalizadas. Estas máquinas son relativamente fáciles de usar, de forma compacta y utilizables para procesar láminas termoplásticas de menos de 6 mm de espesor. 

Hojas de formación al vacío de tamaño mediano

Estas máquinas se utilizan generalmente para crear prototipos de tamaño pequeño a mediano. Permiten a los fabricantes dar forma a piezas en lotes personalizados a pequeña escala al proporcionar un control sencillo y semiautomático sobre el proceso de conformado. 

Máquina formadora de vacío industrial

Máquina formadora de vacío industrial

Estas máquinas están diseñadas específicamente para aplicaciones comerciales. Las industrias manufactureras como la sanitaria, la automoción, la aeroespacial, los productos de consumo y el embalaje emplean estas máquinas en sus líneas de producción internas. Las máquinas industriales de conformado al vacío ofrecen más ventajas económicas sobre otras máquinas, ya que los diseñadores pueden dar forma a diseños aún más críticos y complicados. 

Máquinas de termoformado de bricolaje

Como su nombre lo indica, las máquinas de bricolaje están diseñadas principalmente para las perspectivas educativas de adolescentes y niños. Son portátiles, fáciles de usar y adecuados para diseños más simples. 

Conformado al vacío vs. Formación de presión: diferencias clave

El conformado al vacío y el conformado a presión son tipos de termoformado de plástico o técnicas de fabricación. Aunque las terminologías parecen iguales, tienen diferencias. Examinemos los aspectos distintivos de estas técnicas. 

Tabla: Diferencia entre conformado al vacío y conformado a presión

Materiales utilizados en el proceso de formación al vacío

Hay varios materiales compatibles, desde termoplásticos hasta termoestables, que se procesan mediante el proceso de termoformado de plástico. Estos materiales son conocidos por sus características peculiares y ofrecen abundantes ventajas en términos de durabilidad y facilidad de fabricación. Algunos de los materiales termoplásticos más comunes se mencionan a continuación;

• ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)
• Delrín o Acetal
• PETG (tereftalato de polietileno glicol)
• PMMA (acrílico)
• (HDPE) Polietileno de alta densidad 
• (PC) Láminas de policarbonato
• (PS) Poliestireno
• Fluoruro de polivinilideno (PVDF)

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Ventajas del conformado al vacío personalizado

El conformado al vacío personalizado proporciona numerosos beneficios a los fabricantes. Algunas de sus ventajas vienen dadas por;

• El conformado al vacío generalmente requiere bajos costos de molde y herramientas. Además, se puede utilizar un único molde para múltiples disparos. 
• El proceso puede transformar rápidamente diseños en las formas y productos requeridos. Por lo tanto, es considerablemente eficiente incorporar grandes lotes de piezas en poco tiempo, a diferencia de las técnicas tradicionales donde las piezas requieren varios días para llegar al mercado. 
• El conformado al vacío proporciona compatibilidad para procesar varios grados de termoplásticos. 
• Es altamente adaptable para dar forma a piezas que requieren diseños de características más detallados y creación rápida de prototipos. 
• La fabricación de múltiples piezas es relativamente más fácil que los procesos convencionales. 
• El conformado al vacío se considera un proceso asequible, ya que proporciona flexibilidad de diseño y personalización del molde al permitir a los diseñadores agregar más texturas, colores y modificaciones durante la fabricación de piezas en proceso. 
• El proceso produce productos duraderos pero livianos. Además, el desperdicio de material durante el conformado al vacío es mínimo y puede reciclarse más adelante. Por lo tanto, no tiene ningún impacto sobre el medio ambiente y demuestra ser un proceso de formación de producto sostenible. 
• La configuración inicial requiere un presupuesto y un coste de servicios públicos mínimos. 

Desventajas del conformado al vacío personalizado

Sin embargo, el conformado al vacío también tiene algunas limitaciones. Descubramos sus desventajas;

• El conformado al vacío se limita a piezas que exigen precisión y exactitud muy delicadas. Sólo se adapta a geometrías de piezas más simples. 
• El proceso es costoso e ineficiente para lotes grandes porque un molde puede procesar un diseño simultáneamente. 
• El conformado al vacío suele ser suficiente para superficies rugosas. Por lo tanto, es posible que se necesiten procesos adicionales como recorte posterior, pulido, etc., para obtener el acabado superficial óptimo, lo que añade un costo adicional al proceso.
• El uso repetitivo de un solo molde durante el conformado al vacío puede causar fallas en el diseño del molde, lo que eventualmente afectará la fabricación de la pieza. Estos incumplimientos pueden ser complejos de recuperar más adelante e influir en el presupuesto general del proyecto. 
• El conformado al vacío se utiliza generalmente para láminas delgadas de termoplásticos. Es difícil incorporar características, como protuberancias y nervaduras, desde el termoformado. Además, las láminas más gruesas pueden ser propensas a sufrir problemas de deformación y cavitación durante el proceso. Por lo tanto, las láminas de plástico deben mantenerse estiradas para reducir los riesgos de formación de paredes delgadas.

Aplicaciones del conformado al vacío 

El proceso de conformado al vacío está muy extendido en muchas industrias porque produce piezas ligeras pero de alta calidad. Algunas de las industrias más familiares incluyen;

Industria automotriz:

El conformado al vacío personalizado ayuda a dar forma a las piezas interiores y exteriores del automóvil. Es un proceso económico y ayuda a los diseñadores OEM a crear piezas ligeras y duraderas para automóviles, como; ruedas de repuesto, paneles interiores, espacios en blanco y piezas interiores del motor. 

Industria de la salud

Productos médicos formados al vacío.

Múltiples piezas esterilizadas comúnmente utilizadas para la seguridad de los pacientes se fabrican mediante conformado al vacío. Los profesionales de Medicare se benefician de la producción de dispositivos como carcasas y recintos para máquinas implantables, componentes de jeringas y bandejas de embalaje. Además, las piezas formadas al vacío conllevan propiedades como resistencia a productos químicos, contaminantes y óxido.

Industria aeroespacial:

Las piezas interiores y exteriores de los aviones generalmente requieren piezas compactas, resistentes al fuego y sin peso para mejorar la funcionalidad de los componentes y el rendimiento general. Estas piezas cumplen con los estrictos estándares de calidad de la industria. Algunas de las piezas comunes formadas al vacío incluyen paneles interiores, carcasas de asientos, mesas tipo bandeja y conductos de aire. 

Industria de bienes de consumo

Accesorios de plástico de uso diario.

El conformado al vacío ayuda a producir múltiples productos de consumo de uso diario. Imparte características a las piezas, como imágenes, estética y texturas mejoradas, y aumenta la durabilidad y la longevidad. Algunos ejemplos incluyen accesorios de viaje, juguetes para bebés, cajas de almacenamiento, botellas de plástico desechables, decoración del hogar, puestos de punto de compra (POP) y carcasas de dispositivos electrónicos. 

industria del embalaje

El conformado al vacío juega un papel importante en el sector del envasado, creando piezas higiénicas y esterilizables para preservar la frescura. Se trata de una técnica notablemente eficaz para mejorar la longevidad, la visibilidad y la protección de un producto. Los ejemplos incluyen clamshells, blisters, etc.

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Recapitulación

El conformado al vacío se ha convertido en un proceso ampliamente utilizado para fabricar piezas con alta repetibilidad y rendimiento. Cambió la atención de los industriales hacia la fabricación de piezas debido a su compatibilidad con muchos plásticos y polímeros de grado de ingeniería. Además, ofrece una gran flexibilidad en términos de personalización y fabricación personalizada. 

Sin embargo, existen algunas limitaciones relacionadas con el proceso, como la deformación y la cavitación. A pesar de esto, tiene beneficios versátiles y ayuda a muchos sectores manufactureros, desde el aeroespacial hasta el de bienes de consumo, al proporcionar piezas de alta calidad en plazos mínimos. 

Preguntas Frecuentes

P1. ¿Cuáles son los determinantes a considerar al decidir si la fundición al vacío es la opción de proceso correcta para su proyecto?

Si bien el conformado al vacío ofrece beneficios versátiles, puede que no sea una opción adecuada en los siguientes escenarios: patrones de diseño complicados y cuando se necesitan piezas a granel. En estos, opte por un proceso alternativo al conformado al vacío, como el moldeo por inyección o el mecanizado CNC. 

P2. Fundición al vacío versus conformación al vacío: ¿son lo mismo?

Sin embargo, fundición al vacío, y formando, incluso comparten similitudes en el proceso. Hay distinciones en la utilización de materiales. En el conformado al vacío, generalmente se utilizan láminas de plástico para dar forma a las piezas. Por el contrario, la fundición al vacío utiliza resina líquida para la fabricación de piezas. 

P3. ¿Cuáles son los problemas comunes en el proceso de conformado al vacío?

Las piezas o productos pueden causar deformaciones y cavitación durante el proceso debido a una presión de vacío inadecuada y causas de sobrecalentamiento. 

P4. ¿Qué espesor de láminas de material se pueden formar al vacío?

En términos generales, se puede utilizar una lámina termoplástica con un espesor de entre 0.0005 y 0.50 '' dependiendo de la aplicación prevista y del material que se forma al vacío. 

P5. ¿Cuáles son las aplicaciones del conformado al vacío en la industria alimentaria?

El conformado al vacío encuentra aplicaciones masivas en las industrias alimentarias al proporcionar productos desinfectados de calidad alimentaria, como huevos de plástico de dibujos animados y envases de frutas.

Recursos

Jim Throne Consultant, (2011), Termoformado: Manual de ingeniería de plásticos aplicados; Obtenido de Science Direct