Formage sous vide : un guide complet

« Des pièces 3D extrêmement détaillées à la fabrication de volumes volumineux, le formage sous vide est un processus précieux. Découvrez ses avantages, ses limites et ses applications dans ce guide complet.

Dans les industries du travail du plastique, le formage sous vide fait référence à un processus de thermoformage du plastique à court terme utilisé pour la production de pièces en faible volume. En règle générale, il est largement utilisé dans les industries pharmaceutiques et automobiles en raison de son efficacité élevée et de son coût économique par rapport au moulage. De plus, il permet de reproduire des prototypes de fonctionnalités délicates, depuis les blisters d'assurance-maladie jusqu'aux suspensions et composants intérieurs des automobiles. Cependant, divers facteurs doivent être pris en compte pour obtenir des résultats optimaux en termes de choix du matériau, ainsi que de paramètres de processus de fonctionnement tels que la température, les pressions et la vitesse d'imitation. Etc. 

Ce blog fournit des informations utiles sur le formage sous vide, son processus, ses applications industrielles, ses avantages, ses limites, etc. 

Qu’est-ce que le formage sous vide ? 

Formage sous vide

Plastique thermoformé est un processus conventionnel de fabrication ou d'extrusion de plastique qui utilise des feuilles d'une épaisseur d'environ 6 à 10 mm de thermodurcissables ou de thermoplastiques pour fabriquer divers articles 3D à usage industriel. En fonctionnement, une pression sous vide est créée qui aspire le matériau plastique prévu dans le moule personnalisé qui implique la forme et les spécifications exactes de la pièce. La pression et la température optimales de l'air sous vide requises pour le processus sont de 9.8 à 12.25 psi. Environ. Pouces de vide et une plage de température de 115 à 165 ˚C respectivement. 

Il faut généralement un minimum de temps pour façonner les spécifications exactes des pièces, contrairement aux techniques traditionnelles, qui prennent plusieurs jours, voire plusieurs semaines, pour être mises sur le marché pour l'utilisation prévue. De plus, le formage sous vide industriel est un procédé relativement économique pour les besoins de production en vrac. 

Formage sous vide : flux de travail du processus

Voici un guide étape par étape du processus de formage sous vide personnalisé. 

• Tout d’abord, la forme prédéterminée de la pièce ou du produit en plastique souhaité est conçue à l’aide d’un logiciel de CAO 3D. 
• Ensuite, les concepteurs de moules créent les moules sous vide perforés et périphériques ou inclinés pour traiter les thermoplastiques. Ces moules angulaires sont d'abord préchauffés pour faciliter le démoulage des produits en plastique une fois le processus de formage sous vide terminé. Des matériaux comme la fonte d'aluminium, le bois, le polystyrène ou les mousses structurelles sont généralement utilisés en fonction de la résistance requise et des spécifications exactes des pièces. 
• Après la phase de conception du moule, il transite dans la machine de formage sous vide. Ici, la feuille de plastique prévue est correctement serrée sur la machine de formage. Cette pince serre la feuille pour éviter toute imprécision pendant le processus. 
• La feuille est ensuite chauffée uniformément via une source de chaleur (des radiateurs doubles sont généralement recommandés pour les applications nécessitant une pénétration de chaleur plus uniforme) en fonction du type de matériau traité. Cela aide la feuille à s'étirer et à fondre en dessous de la température de transition vitreuse. 
• Ensuite, la feuille chauffée étirée est poussée vers la surface du moule en créant un vide d'air pour éliminer l'air emprisonné à l'intérieur de la feuille de plastique et du moule. 
• Après cela, la pièce est refroidie et éjectée du moule pour des finitions telles que le détourage, l'anodisation, l'affinage des textures, etc., en fonction du matériau moulé. 

Quels sont les types de machines de formage sous vide ?

Il existe différents types populaires de machines de formage sous vide largement adoptés par les industries de fabrication du plastique. Trois machines courantes parmi elles comprennent : 

• Machines de formage sous vide de table
• Machines de formage sous vide de taille moyenne
• Machines industrielles de formage sous vide
• Thermoformeuses DIY

Machine de formage sous vide de table 

Machine de formage sous vide de table

Les machines de formage sous vide de table sont généralement conçues pour des applications de formage personnelles personnalisées. Ces machines sont relativement faciles à utiliser, de forme compacte et utilisables pour traiter des feuilles thermoplastiques d'une épaisseur inférieure à 6 mm. 

Feuilles de formage sous vide de taille moyenne

Ces machines sont généralement utilisées pour créer des prototypes de petite et moyenne taille. Ils permettent aux fabricants de façonner des pièces en lots personnalisés à petite échelle en offrant un contrôle simple et semi-automatique du processus de formage. 

Machine de formage sous vide industrielle

Machine de formage sous vide industrielle

Ces machines sont spécialement conçues pour les applications commerciales. Les industries manufacturières telles que la santé, l’automobile, l’aérospatiale, les produits de consommation et l’emballage utilisent ces machines dans leurs lignes de production internes. Les machines industrielles de formage sous vide offrent plus d'avantages économiques par rapport aux autres machines, car les concepteurs peuvent façonner des conceptions encore plus critiques et complexes. 

Machines de thermoformage DIY

Comme leur nom l’indique, les machines de bricolage sont principalement conçues pour les perspectives éducatives des adolescents et des enfants. Ils sont portables, faciles à utiliser et bien adaptés aux conceptions plus simples. 

Formage sous vide vs. Formage sous pression : principales différences

Le formage sous vide et le formage sous pression sont des types de techniques de thermoformage ou de fabrication du plastique. Bien que les terminologies se ressemblent, elles présentent des différences. Examinons les aspects distinctifs de ces techniques. 

Tableau : Différence entre le formage sous vide et le formage sous pression

Matériaux utilisés dans le processus de formage sous vide

Il existe plusieurs matériaux compatibles, des thermoplastiques aux thermodurcissables, qui sont traités par le procédé de thermoformage du plastique. Ces matériaux sont connus pour leurs caractéristiques particulières et présentent de nombreux avantages en termes de durabilité et de facilité de fabrication. Certains des matériaux thermoplastiques les plus courants sont mentionnés ci-dessous ;

• ABS (acrylonitrile butadiène styrène)
• Delrin ou Acétal
• PETG (Polyéthylène téréphtalate glycol)
• PMMA (acrylique)
• (PEHD) Polyéthylène haute densité 
• (PC) Feuilles de polycarbonate
• (PS) Polystyrène
• Polyfluorure de vinylidène (PVDF)

Relatif à: Top 9 des matériaux utilisés dans le moulage par injection

Avantages du formage sous vide personnalisé

Le formage sous vide personnalisé offre de nombreux avantages aux fabricants. Certains de leurs avantages sont donnés par :

• Le formage sous vide nécessite généralement de faibles coûts de moule et d’outillage. De plus, un seul moule peut être utilisé pour plusieurs prises de vue. 
• Le processus peut rapidement transformer les conceptions en formes et en produits requis. Par conséquent, il est considérablement plus rapide d’incorporer de grands lots de pièces en peu de temps, contrairement aux techniques traditionnelles où les pièces nécessitent plusieurs jours pour être mises sur le marché. 
• Le formage sous vide offre une compatibilité pour traiter différentes qualités de thermoplastiques. 
• Il est hautement adaptable pour façonner des pièces qui nécessitent des conceptions de fonctionnalités plus détaillées et un prototypage rapide. 
• La fabrication de plusieurs pièces est relativement plus simple que les processus conventionnels. 
• Le formage sous vide est considéré comme un processus abordable, car il offre une flexibilité de conception et une personnalisation des moules en permettant aux concepteurs d'ajouter plus de textures, de couleurs et de modifications pendant la fabrication des pièces en cours. 
• Le processus produit des produits durables mais légers. De plus, le gaspillage de matériaux lors du formage sous vide est minime et peut être recyclé ultérieurement. Il n’a donc aucun impact sur l’environnement et s’avère être un processus de formation de produit durable. 
• La configuration initiale nécessite un budget et un coût d'utilité minimes. 

Inconvénients du formage sous vide personnalisé

Cependant, le formage sous vide présente également certaines limites. Voyons leurs inconvénients ;

• Le formage sous vide est limité aux pièces exigeant une précision et une exactitude très délicates. Il ne prend en charge que des géométries de pièces plus simples. 
• Le processus est coûteux et inefficace pour les grands lots, car un moule peut traiter un seul modèle simultanément. 
• Le formage sous vide suffit souvent aux surfaces rugueuses. Par conséquent, des processus supplémentaires tels que le détourage des pièces, le polissage, etc. peuvent être nécessaires pour obtenir une finition de surface optimale, ce qui ajoute un coût supplémentaire au processus.
• L'utilisation répétitive d'un seul moule lors du formage sous vide peut entraîner des défauts de conception du moule, affectant éventuellement la fabrication de la pièce. Ces défauts peuvent être complexes à récupérer ultérieurement et influencer le budget global du projet. 
• Le formage sous vide est généralement utilisé pour les feuilles minces de thermoplastiques. Les caractéristiques, telles que les bossages et les nervures, sont difficiles à intégrer à partir du thermoformage. De plus, les feuilles plus épaisses peuvent être sujettes à des problèmes de déformation et de cavitation au cours du processus. Par conséquent, les feuilles de plastique doivent rester tendues pour réduire les risques de formation de parois minces.

Applications du formage sous vide 

Le processus de formage sous vide est répandu dans de nombreuses industries car il produit des pièces légères mais de haute qualité. Certaines des industries les plus connues comprennent :

Industrie automobile

Le formage sous vide personnalisé aide à façonner les pièces intérieures et extérieures de la voiture. Il s'agit d'un processus économique qui aide les concepteurs OEM à créer des pièces légères et durables pour les automobiles, telles que : roues de secours, panneaux intérieurs, ébauches et pièces intérieures de moteur. 

L'industrie de la santé

Produits médicaux formés sous vide

Plusieurs pièces stérilisées couramment utilisées pour la sécurité des patients sont fabriquées par formage sous vide. Les professionnels de Medicare bénéficient de la production de dispositifs tels que des boîtiers et des boîtiers pour machines implantables, des composants de seringues et des plateaux d'emballage. De plus, les pièces formées sous vide présentent des propriétés telles que la résistance aux produits chimiques, aux contaminants et à la rouille.

Industrie aérospaciale

Les pièces intérieures et extérieures des avions nécessitent généralement des pièces compactes, résistantes au feu et légères pour améliorer la fonctionnalité des composants et les performances globales. Ces pièces respectent les normes de qualité strictes de l’industrie. Certaines des pièces courantes formées sous vide comprennent les panneaux intérieurs, les coques de siège, les plateaux et les conduits d'air. 

Industrie des biens de consommation

Accessoires en plastique utilisés quotidiennement

Le formage sous vide permet de produire plusieurs produits de consommation courante. Il confère des fonctionnalités aux pièces, telles que des visuels, une esthétique et des textures améliorés, et augmente la durabilité et la longévité. Quelques exemples incluent les accessoires de voyage, les jouets pour bébés, les boîtes de rangement, les bouteilles en plastique jetables, la décoration intérieure, les stands de point de vente (POP) et les boîtiers d'appareils électroniques. 

Industrie de l'emballage

Le formage sous vide joue un rôle important dans le secteur de l'emballage, créant des pièces hygiéniques et stérilisables pour préserver la fraîcheur. Il s'agit notamment d'une technique efficace pour améliorer la longévité, la visibilité et la protection d'un produit. Les exemples incluent les coquilles, les blisters, etc.

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résumer

Le formage sous vide est devenu un procédé largement utilisé pour fabriquer des pièces présentant une répétabilité et des performances élevées. Les industriels se sont concentrés sur la fabrication de pièces en raison de sa compatibilité avec de nombreux plastiques et polymères de qualité technique. De plus, il offre une grande flexibilité en termes de personnalisation et de fabrication personnalisée. 

Il existe cependant quelques limitations liées au procédé comme le gauchissement et la cavitation. Malgré cela, il présente des avantages polyvalents et aide de nombreux secteurs manufacturiers, de l’aérospatiale aux industries des biens de consommation, en fournissant des pièces de qualité supérieure dans des délais minimes. 

FAQ

T1. Quels sont les déterminants à prendre en compte pour décider si la coulée sous vide est le bon choix de procédé pour votre projet ?

Bien que le formage sous vide offre des avantages polyvalents, ce n'est peut-être pas un choix approprié dans les scénarios suivants : modèles de conception complexes et lorsque vous avez besoin de pièces en vrac. Dans ceux-ci, optez pour un processus alternatif au formage sous vide, comme le moulage par injection ou l'usinage CNC. 

Q2. Coulée sous vide et formage sous vide : sont-ils identiques ?

Toutefois, coulée sous vide, et la formation, partagent même des similitudes dans le processus. Il existe des distinctions dans l’utilisation des matériaux. Dans le formage sous vide, les feuilles de plastique sont généralement utilisées pour façonner les pièces. En revanche, la coulée sous vide utilise de la résine liquide pour la fabrication de pièces. 

Q3. Quels sont les problèmes courants dans le processus de formage sous vide ?

Les pièces ou produits peuvent provoquer une déformation et une cavitation pendant le processus en raison d'une pression de vide inadéquate et de causes de surchauffe. 

Q4. Quelle épaisseur de feuilles de matériau peut-on former sous vide ?

De manière générale, une feuille thermoplastique d'une épaisseur comprise entre 0.0005 et 0.50'' peut être utilisée selon l'application envisagée et le matériau à former sous vide. 

Q5. Quelles sont les applications du formage sous vide dans les industries agroalimentaires ?

Le formage sous vide trouve des applications massives dans les industries alimentaires en fournissant des produits désinfectés de qualité alimentaire tels que des œufs en plastique et des contenants de fruits.

Ressources

Jim Throne Consultant, (2011), Thermoformage : manuel d'ingénierie des plastiques appliqués ; Récupéré de Science Direct