Februar 2017

Twinsheet: Thermoformen, aber doppelt

Thermoformen, umgangssprachlich auch Kunststoff-Tiefziehen genannt, eignet sich zur Herstellung von schalenförmigen Teilen aus einer Kunststoffplatte. Dabei wird die Kunststoffplatte kontrolliert erhitzt und anschliessend mittels Druck und Vakuum auf bzw. in eine Form gezogen. Die Teilevielfalt reicht dabei von den allseits bekannten Biskuit-/Praliné-Verpackungen bis hin zum Armaturenbrett im Auto.

Maschinell in einen Arbeitsgang zwei Formhälften zu einem Hohlkörper herstellen: dies erreicht man mit dem Twinsheet-Thermoformen, bei dem zwei Halbschalen vor dem Abkühlen direkt im Thermoformwerkzeug miteinander verschweisst werden.

Die im ersten Schritt eingelegten Kunststoffplatten/-folien werden nach dem Erhitzen in die jeweilige Formhälfte gezogen. Direkt im Anschluss werden mit der Restwärme im Kunststoff die Formhälften zu einem Teil verschweisst.

Möglichkeiten

Nebst der Form können die Ober- und Unterschale unter anderem auch in Dicke oder Farbe unterschiedlich sein. Die Positionsgenauigkeit zwischen den Halbschalen ist werkzeuggebunden und dadurch relativ hoch.

Vorteile

Beim Twinsheet-Thermoformen kann werkzeuggebunden ein versatzfreies Verschweissen sichergestellt werden. Bei speziell darauf ausgelegten Maschinen können der Kostenfaktor, die Prozesszeit und die Prozesssicherheit im Vergleich zu den Alternativen wie Kleben oder Schweissen im Anschluss an die Herstellung der Einzelteile von Vorteil sein.

Nachteile

Mehrstufiges Thermoformen ist auf handelsüblichen Maschinen nicht möglich. Ein Vorstreckstempel, wie in folgendem Bild dargestellt, kann auf Grund der Werkzeuganordnung nicht eingesetzt werden. Dies kann bei hohen Umformgraden zu einer schlechteren Wandstärkenverteilung im Bauteil führen.

Tipps für die Entwickler
  • Lange steile Wände ergeben einen hohen Umformgrad, d.h. das Material wird stark gestreckt und somit lokal sehr dünn. Dies ist beim Twinsheet-Thermoformen noch stärker zu beachten als beim einseitigen Thermoformen, da wie erwähnt kein Vorstrecken möglich ist.

  • Falls die Wandstärkenverteilung problematisch ist, kann dies mit einer dickeren Grundwandstärke kompensiert werden. Dies muss natürlich entsprechend den alternativen Herstellungsverfahren gegenübergestellt werden.

  • Hinterschnitte sollten nach Möglichkeit vermieden werden.

  • Auf Serienmaschinen kann das Halbzeug oft nur von einer Seite pro Platte beheizt werden, was die Zykluszeit erheblich beeinflusst. Zusätzlich sind Luftkühlstrecken auf standardisierten Werkzeugen eingeschränkt und erhöhen daher die Abkühlzeit.

  • Die Schweissnaht muss beim Teil eingerechnet werden. Diese sollte nicht zu genau toleriert, resp. mit dem Hersteller abgesprochen sein, um die Herstellkosten gering zu halten (je nach Hersteller wird z.B. maschinell besäumt).

  • Je nach Anforderung an die Schweissnaht sind unterschiedliche Maschinenschliesskräfte notwendig.

 

  • Das Twinsheet Verfahren kann aufgrund der Prozessanforderungen nicht auf einer normalen Thermoformmaschine durchgeführt werden. Daher ist eine frühzeitige Kontaktaufnahme mit einem geeigneten Produzenten empfehlenswert.

  • Twinsheet Thermoformen ist oft nicht der kostengünstigste Weg (generell Zykluszeiten höher). Je nach Anwendung können die Prozesssicherheit und das versatzfreie Schweissen aber überwiegen. Spezialisierte Produzenten bieten mit einer modernen Infrastruktur heute auch andere Vorteile, welche dem Kostendruck entgegenwirken.