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Producir tanto pequeñas como grandes cantidades de envases a un precio asequible es una de las grandes ventajas que ofrece el termoformado. Descubra las aplicaciones, las innovaciones y los materiales clave para este proceso.
El termoformado desempeña un papel crucial en la industria debido a su importancia en la fabricación de una amplia gama de productos de plástico. Esta técnica se utiliza en diversas industrias, como la fabricación de envases, componentes duraderos y dispositivos médicos.
En este artículo exploramos en detalle el funcionamiento, los materiales más comunes que se emplean y las aplicaciones de este proceso.
¿Qué es el termoformado y cómo funciona?
El termoformado es un proceso de fabricación de plástico que implica calentar una lámina termoplástica y darle formas específicas utilizando un molde. Esta técnica se lleva a cabo mediante el uso de una máquina de termoformado, que calienta y estira la lámina sobre el molde deseado. Una vez que el plástico se ha moldeado, se enfría y se recorta, obteniendo como resultado la pieza final.
Entre los materiales para el termoformado más utilizados se encuentran el ABS, el poliestireno, el policarbonato, el PETG, entre otros. La elección del material depende del proyecto de fabricación y de las características requeridas para el producto final.
El termoformado se utiliza en diversas industrias, como la fabricación de envases para productos agrícolas, productos farmacéuticos, bienes de consumo, electrodomésticos y más. También se emplea en la creación de componentes duraderos, como piezas de aeronaves, equipos de manejo de materiales, interiores de automóviles y dispositivos médicos.
Una de las ventajas del termoformado es su capacidad para producir tanto pequeñas como grandes cantidades de envases a un precio asequible. Además, la posibilidad de utilizar una amplia gama de termoplásticos permite la fabricación rápida de artículos de alta calidad. Sin embargo, existen algunas limitaciones en el proceso. Estas incluyen la restricción a diseños de paredes delgadas, espesor desigual y dificultades para fabricar piezas con geometrías complejas.
A pesar de estas limitaciones, el termoformado sigue siendo una opción popular debido a sus beneficios económicos y a la capacidad de producir productos finales de calidad. Los fabricantes interesados en aprovechar esta técnica pueden utilizar guías y recursos adicionales para obtener información sobre cómo maximizar sus beneficios y minimizar las desventajas, mejorando así la productividad y reduciendo los costos asociados.
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Tipos de termoformado
El termoformado es un proceso ampliamente utilizado en la fabricación de piezas de plástico, y existen varios tipos que ofrecen diferentes ventajas y características. Dos de los más populares son el formado al vacío y el formado a presión, los cuales se asemejan en su proceso, pero difieren en aspectos clave.
Formación al vacío
La formación al vacío implica calentar una lámina de plástico termoplástico, como HDPE, ABS, PVC o PC, a una temperatura específica de formación. Posteriormente, la lámina se estira sobre un molde de una sola superficie y se fuerza contra él mediante un potente vacío.
Este tipo de termoformado es ideal para la producción de objetos permanentes, como letreros de autopistas, cubiertas protectoras y piezas de vehículos. También es adecuado para materiales transparentes, como el acrílico, que se utilizan ampliamente en aplicaciones aeroespaciales. La formación al vacío proporciona piezas dimensionalmente estables en un lado y con una estética de alta calidad en el otro.
Aunque parece un proceso sencillo, pueden surgir desafíos. La absorción de humedad puede generar burbujas dentro del plástico, debilitándolo significativamente. Para evitar este problema, es necesario secar el plástico durante un período prolongado antes del termoformado. También pueden presentarse problemas como la formación de bandas debido al sobrecalentamiento o a moldes demasiado grandes o juntos. Sin embargo, un control cuidadoso de la temperatura y la atención a los detalles pueden prevenir estos inconvenientes. Además, los objetos formados pueden adherirse al molde, pero esto se puede contrarrestar inclinando el molde en un ángulo de tres grados o más.
Formación a presión
El formado a presión es un proceso similar al formado al vacío, pero en lugar de utilizar vacío, se emplea aire comprimido para llevar las láminas calientes de plástico al molde.
En este caso, se agrega una caja de presión en el lado sin molde de la lámina. Además del vacío en el lado del molde, se aplica presión de aire, alcanzando hasta 60 libras por pulgada cuadrada (PSI), en el lado no moldeado de la lámina. Esta presión adicional permite obtener detalles nítidos en las piezas termoformadas.
El formado a presión produce piezas similares a las obtenidas mediante el moldeado por inyección, pero con costos de herramientas más bajos. Gracias a la mayor presión aplicada, esta técnica permite obtener piezas con detalles nítidos y múltiples texturas en la misma pieza. Por ello, es perfecta para la fabricación de ensamblajes de varias partes, carcasas y equipos médicos. Además, este proceso requiere menos tiempo de diseño y herramientas, lo que lo convierte en una opción efectiva y sencilla para producir prototipos y productos más pequeños.
Materiales utilizados en el termoformado
Hay una amplia variedad de materiales utilizados en el termoformado, cada uno con sus propias características físicas que los hacen adecuados para aplicaciones específicas. Aquí se presentan seis de los más comunes:
- Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS): ofrece una excelente resistencia al impacto, buena maquinabilidad y alta calidad estética. Además, responde bien a la pintura y el pegamento en operaciones secundarias. Es un material de costo más bajo y está disponible en una amplia gama de colores y texturas. Se utiliza en viviendas, cubiertas, componentes automotrices, asientos y más.
- Poliestireno de alto impacto (HIPS): se destaca por su buena resistencia al impacto, excelente maquinabilidad y estabilidad dimensional. También tiene una gran calidad estética y responde bien a la pintura y el pegamento en operaciones secundarias. Es un material de bajo costo y se utiliza en componentes estructurales, piezas prototipo, viviendas, cubiertas, contenedores, entre otros.
- Polietileno de alta densidad (HDPE): es un material ligero, no tóxico y con baja absorción de humedad. Es altamente resistente a químicos y corrosión, y ofrece una excelente resistencia al impacto. Además, funciona bien en temperaturas frías. Se utiliza en componentes del techo de UTV, bandejas de batería, compartimentos de almacenaje y más.
- Cloruro de polivinilo (PVC): se caracteriza por su alta resistencia a la corrosión, resistencia química y bajo costo. También es autoextinguible y puede soportar temperaturas extremas e impactos. Se utiliza en viviendas, embalaje, bandejas de drenaje y diversas aplicaciones.
- Tereftalato de polietileno (PET): es un material reciclable con buena claridad y bajo costo. Es ligero y se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, como señales, exhibiciones minoristas, bandejas y embalajes.
- Poliolefina Termoplástica (TPO): destaca por su excelente resistencia al impacto, resistencia química y resistencia al clima frío. Se utiliza en productos para interiores y exteriores, enmascaramiento de pintura y componentes exteriores de automóviles.
Estos materiales de termoformado ofrecen diferentes propiedades y características que los hacen adecuados para diversas aplicaciones industriales y comerciales. La elección del material correcto dependerá de los requisitos específicos del proyecto y las necesidades de la pieza final.
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Proceso de diseño en el termoformado
El proceso de diseño en el termoformado se compone de varias fases y requiere una cuidadosa planificación para asegurar un resultado óptimo. En primer lugar, es importante identificar el propósito del producto y las especificaciones de diseño necesarias. A partir de ahí, se debe realizar un análisis de materiales y una evaluación de la factibilidad de la producción a gran escala.
Una vez que se han establecido las especificaciones, se procede a la creación de un modelo virtual del producto utilizando software de diseño asistido por ordenador (CAD). Este modelo puede ser ajustado y modificado según sea necesario antes de pasar a la siguiente etapa.
Luego, se produce un prototipo a escala real utilizando técnicas de impresión en 3D u otro método similar. Este prototipo puede ser evaluado en términos de su diseño y funcionalidad, y se pueden realizar cambios antes de la producción a gran escala.
Aplicaciones del termoformado en la industria
El termoformado tiene una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias. Estas son algunas de las aplicaciones más populares del termoformado, junto con ejemplos de industrias en las que se utilizan:
- Automoción y transporte: el termoformado es ampliamente utilizado en la fabricación de piezas interiores y exteriores de vehículos. Esto incluye componentes como tableros, paneles de puertas, parachoques, alerones, ventanas, asientos y más. Estas piezas se fabrican con materiales como ABS, que pueden resistir altas temperaturas y presiones. La industria automotriz y del transporte se beneficia de la eficiencia y la versatilidad del termoformado.
- Dispositivos y equipos médicos: el termoformado es ideal para la fabricación de dispositivos y equipos médicos debido a su capacidad para crear piezas esterilizables, duraderas, ligeras y precisas. Ejemplos de aplicaciones en esta área incluyen carcasas de dispositivos médicos como audífonos, ventiladores y desfibriladores, así como componentes de camas hospitalarias, papeleras, contenedores y embalajes estériles. El termoformado juega un papel crucial en la industria médica al proporcionar soluciones seguras y confiables.
- Empaques y expositores: también es comúnmente utilizado en las industrias de empaque y exhibición. Se emplea para fabricar clamshells, blisters, tarimas de plástico y exhibidores de punto de venta. Los materiales utilizados incluyen PETG, HIPS y PVC, que ofrecen transparencia y resistencia a los impactos. Este método de fabricación permite la creación de empaques atractivos y funcionales para alimentos, bebidas y otros productos, así como exhibidores que resaltan los productos en los puntos de venta.
- Aparatos eléctricos y electrónicos: el termoformado es una solución ideal para la producción de componentes eléctricos y electrónicos. Se utilizan para fabricar carcasas de computadoras, cajas de interruptores, paneles de control, fundas protectoras y componentes de refrigeración. Estas piezas deben ser ligeras, resistentes al calor y precisas, características que el termoformado puede proporcionar. La industria de aparatos eléctricos y electrónicos se beneficia de la capacidad del termoformado para producir componentes de alta calidad de manera eficiente.
- Bienes de consumo: este proceso es rentable para la producción de bienes de consumo con detalles intrincados y tolerancias estrictas. Se utiliza para fabricar juguetes, artículos deportivos y componentes de muebles. Ejemplos incluyen coches de control remoto, bloques de construcción, cascos, equipo de protección, brazos de muebles, entre otros. El termoformado permite la creación de productos atractivos y duraderos que cumplen con los estándares de calidad exigidos por los fabricantes de bienes de consumo.
- Equipo industrial: se utiliza en la producción de paneles, techos, piezas interiores de maquinaria, carcasas de pulverizadores, contenedores de pienso, componentes acústicos y cubiertas de iluminación. Estas aplicaciones demuestran la versatilidad del termoformado en la creación de prototipos y la fabricación de piezas específicas para diversas industrias.
El termoformado desempeña un papel importante en muchas industrias al proporcionar soluciones de fabricación eficientes, versátiles y de alta calidad. Su capacidad para producir piezas personalizadas, duraderas y precisas lo convierte en un proceso ampliamente utilizado en la fabricación de productos diversos.
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Innovaciones en el termoformado
La tendencia hacia la automatización en el campo del termoformado está ganando cada vez más importancia debido a diversos factores. Los proveedores líderes en equipos de termoformado, como Nalle Automation Systems (NAS) de BMG, Kiefel, WM Thermoforming Machines, SencorpWhite e Illig North America, han enfatizado la automatización en sus recientes innovaciones y están trabajando en el desarrollo de soluciones más automatizadas.
Una de las principales fuerzas impulsoras de esta tendencia es la necesidad de abordar la escasez de mano de obra y la creciente velocidad de los equipos de termoformado. Las velocidades máximas de las termoformadoras actuales se ven limitadas por la capacidad de manipular las piezas a esas velocidades. Esto ha generado una demanda significativa de soluciones automatizadas de manejo de piezas. La falta de mano de obra calificada también afecta la capacidad de cumplir con la producción y entregar los pedidos de los clientes.
Además, la automatización ofrece ventajas competitivas a las empresas, ya que les permite lograr tasas de producción más rápidas con mayores capacidades y un control de calidad más estricto. La automatización reduce los requisitos de mano de obra al mínimo, lo que garantiza tiempos máximos de funcionamiento de la máquina. También ayuda a superar las limitaciones en la verificación de calidad a altas velocidades de producción.
La tendencia de automatización se lleva a cabo principalmente en áreas como el manejo y eliminación de piezas. La automatización del manejo de piezas en la prensa de corte, el empaquetado de cajas y el paletizado al final de la línea ha sido un desafío debido a la amplia gama de productos, lo que limita los diseños de automatización "universales". La automatización en estas áreas libera a las personas de tareas manuales repetitivas y peligrosas.
En cuanto a las innovaciones en equipos de termoformado, cada proveedor ha mejorado la automatización en sus ofertas. Por ejemplo, NAS de BMG ha lanzado el sistema Mantis Robotic Trim Press Handling, que retira automáticamente el producto de la prensa de corte y lo transfiere directamente a la envolvedora/ensacadora o a la siguiente etapa del sistema. Kiefel ha desarrollado Kiefel Speed Automation (KSA), un sistema modular que se adapta a la serie Speedformer KMD y ofrece soluciones de automatización inteligentes para diversas aplicaciones. WM Thermoforming Machines ha actualizado el apilador MSv con el Lid Packer integrado, que garantiza un proceso estable desde la formación hasta el empaque en tres pasos.
Por su parte, SencorpWhite ha desarrollado soluciones completamente automatizadas que apilan, recogen y colocan piezas en un transportador y las entregan de manera rápida y segura al empacador. Illig North America ha lanzado la máquina automática de alimentación por rollo RDM 76K de cuarta generación, que cuenta con manejo PH 76 y automatización posterior, mejorando la estabilidad y la eficiencia del proceso de termoformado.