Erwärmen
Beim Tiefziehprozess wird die extrudierte Kunststoffplatte zunächst bis zur Erweichungstemperatur erhitzt. Die Platte wird dabei mit dem Spannrahmen festgehalten, dass sie nicht in die Maschine fallen kann. Der sogenannte Spannrand wird während des Tiefziehvorgangs nicht miterhitzt.
Die Kunststoffplatte wird gleichzeitig von oben und unten auf Temperatur gebracht. Das Heizsystem der Tiefziehmaschine verteilt sich auf einzelne Strahler, welche separat angesteuert werden können. Das Heizbild kann somit an die Geometrie des Bauteils angepasst werden.
Moderne Thermoformmaschinen erzeugen während des Heizprozesses einen Überdruck, um ein Durchhängen der Kunststoffplatte zu verhindern. Dadurch wird eine gleichmäßige Erweichung der Platte gewährleistet und einer ungleichmäßigen Verteilung des Materials vorgebeugt.
Beidseitiges Aufheizen der Kunststoffplatte bis zur plastischen Verformbarkeit
Formen
Durch das Einblasen von Druckluft vor dem eigentlichen Umformprozess kann der Werkstoff vorgestreckt werden. Dabei bildet die Platte eine Kuppel, wodurch sich die Oberfläche vergrößert und der Kunststoff sich leichter auf hohe Werkzeuge legen lässt.
Vorstrecken durch Einblasen von Druckluft
Sobald der Kunststoff die notwendige Kerntemperatur erreicht hat, wird die Platte mittels Unterdruck (Vakuum) über das Thermoformwerkzeug gezogen. Durch Bohrungen im Werkzeug wird die eingeschlossene Luft abgesaugt. Diese Bohrungen müssen einen sehr kleinen Durchmesser aufweisen, damit sich der Kunststoff nicht einziehen kann. Bei industriellen Fertigungsprozessen besteht das Werkzeug aus Aluminium.
Die Kunststoffplatte legt sich über das Thermoformwerkzeug und nimmt die Werkzeugform an. Tiefgezogene Bauteile bilden deshalb nur auf der Werkzeugseite eine exakte Kontur ab.
Absaugen der Luft durch das Werkzeug, bis der Kunststoff vollständig an der Form anliegt
Anschließend wird das Thermoformteil auf die Dauergebrauchstemperatur abgekühlt. Dadurch wird der thermoplastische Kunststoff wieder formstabil. Das Abkühlen wird durch die Werkzeugtemperierung und das Maschinengebläse gesteuert.
Abkühlen mittels Gebläse und Werkzeugtemperierung
Im finalen Arbeitsschritt wird das fertige Kunststoffteil entformt. Dabei wird Druckluft durch das Werkzeug eingeblasen, wodurch das Tiefziehteil aus der Form gehoben wird. Parallel dazu wird das Tiefziehwerkzeug nach unten gefahren. Das Bauteil bleibt während des gesamten Entformprozesses am Rand eingespannt.
Lösen des Tiefziehteils durch Einblasen von Druckluft und Absenken der Form
Nachdem der Tiefziehprozess durchlaufen wurde, wird das Tiefziehteil von der Maschine ausgegeben und kann weiterverarbeitet werden. Der Spannrand wird entfernt, da der Kunststoff hier nicht die Erweichungstemperatur erreicht hat und Spannungen im Bauteil entstehen können. Er kann durch Sägen oder Stanzen vom Fertigteil abgetrennt werden.
Tiefziehteil mit Spannrand
So funktioniert eine Tiefziehmaschine
Werkzeug rüsten
Das Aluminiumwerkzeug wird mithilfe eines Gabelstaplers in die Formstation gebracht. Über eine Verriegelung wird das Werkzeug auf dem Maschinentisch positioniert und befestigt. Anschließend wird die Temperierung angebracht.
Material einladen
Ein Gabelstapler befüllt die Beschickung mit extrudierten Kunststoffplatten. Die genaue Ausrichtung passiert automatisch.
Maschine führt Material automatisch in die Formstation
Saugnäpfe heben die Platte an und transportieren sie in die Formstation. Eine Überwachungskontrolle stellt sicher, dass nicht zwei Platten aufgrund der statischen Ladung aneinander kleben.
Kunststoffplatte wird umgeformt
Die Kunststoffplatte wird mithilfe eines Spannrahmens festgehalten. Der Blaskasten ist luftdicht abgeschlossen und es wird ein leichter Überdruck erzeugt, damit die Platte nicht durchhängt. Zwei Heizungen fahren nun über und unter die Platte und erwärmen sie auf die gewünschte Temperatur. Nachdem ein Sensor die gewünschte Temperatur gemeldet hat, fahren Ober- und Unterheizung zurück. Die Druckluft in dem Blaskasten wird deutlich erhöht, um die Platte vorzustrecken. Dann fährt das Werkzeug in die Blase und die Luft wird abgesaugt. Dies gibt dem Verfahren seinen Namen. Die Kunststoffplatte wird quasi mittels Vakuum auf die Form gezogen.
Tiefziehteil wird abgekühlt
Nachdem die Kunststofflatte tiefgezogen wurde, muss sie wieder abgekühlt werden. Dafür wird von oben ein Luftstrom auf das Tiefziehteil gelenkt und gleichzeitig das Teil von unten über die Aluminiumform mittels Temperiergerät gekühlt.
Fertiger Artikel wird ausgeworfen
Sobald der Tiefziehartikel unter die Dauergebrauchstemperatur abgekühlt ist, kann er entformt werden. Die Aluminiumform fährt dafür wieder nach unten in die Ausgangsstellung. Danach wird er automatisch auf ein Förderband hinter der Tiefziehmaschine ausgeworfen.
