آشنایی با فرآیند وکیوم فرمینگ

وکیوم فرمینگ، یکی از قدیمی ترین و رایج ترین روش های پردازش مواد پلاستیکی است. محصولات وکیوم بسیاری در اطراف ما هستند و نقش مهمی در زندگی روزمره ما دارند.

محصولات وکیوم مدرن که هر روز از آنها لذت می بریم به لطف وکیوم فرمینگ امکان پذیرفته شده اند. بدون این تولید همه کاره، دستگاه های پزشکی نجات دهنده، بسته بندی مواد غذایی و خودروها ممکن است بسیار متفاوت به نظر برسند.

در ادامه بخوانید تا بیاموزید که چگونه هزینه کم و کارایی شکل دهی خلاء آن را به گزینه‌ ای عالی برای تجاری، صنعتگران مستقل و تولیدکنندگان، تبدیل می‌کند.

وکیوم فرمینگ چیست؟

وکیوم فرمینگ (Vacuum Forming) یک فرآیند تولید قطعات پلاستیکی است که در آن ورقه‌ای از مواد پلاستیکی نرم، مانند پلی استایرن (Polystyrene)، بین دو قالب یا ماتریس قرار گرفته، گرم می‌شود و با استفاده از فشار هوا و جذب هوا درون فضای بین قالب و ورق پلاستیکی، شکل مورد نظر روی ورقه پلاستیکی ایجاد می‌شود.

 

فرآیند وکیوم فرمینگ در تولید انواع قطعات پلاستیکی با استفاده از قالب‌های ساده و با قیمت ارزان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرآیند در صنایع مختلفی مانند صنایع خودروسازی، صنایع الکترونیکی، صنایع غذایی، بسته‌بندی، صنایع پزشکی و داروسازی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

وکیوم فرمینگ به دلیل سادگی و کارآیی خود، امکان تولید قطعات با اندازه و شکل‌های مختلف را فراهم می‌کند. این روش می‌تواند قطعات با جزئیات دقیق و سطوح صاف تولید کند و قابلیت تکثیر قالب‌ها را نیز دارا می‌باشد.

 

وکیوم فرمینگ نام خود را از این واقعیت گرفته است که از خلاء برای شکل دادن ورق پلاستیک به شکل دلخواه استفاده می شود. در صنایع و بخش های مختلف محبوب است زیرا می تواند اشکال دقیق را به سرعت و مقرون به صرفه تولید کند.

 

این فرآیند بیشتر برای تولید دسته ای با حجم کم تا متوسط ​​یا مجموعه های با فرمت بسیار بزرگ مناسب است. شکل دهی خلاء پلاستیک همچنین می تواند جایگزین مقرون به صرفه ای برای قالب گیری تزریقی باشد که اغلب شامل سرمایه گذاری قابل توجهی در ابزارسازی می شود.

مسلماً، آینده شکل‌دهی خلاء بسیار به آینده پلاستیک‌ها گره خورده است. با توجه به مفید بودن پلاستیک‌ها، به نظر می‌رسد راه پیش رو به جای تلاش برای حذف آنها، پایدارتر کردن آنها باشد.

 

این بدان معناست که در درازمدت، شکل‌دهی خلاء احتمالاً در کنار قالب‌گیری تحت فشار/تزریق و چاپ سه‌بعدی به عنوان یکی از مهم‌ترین فناوری‌های جهان قرار می‌گیرد.

مزایای استفاده از روش وکیوم فرمینگ

فرآیند وکیوم فرمینگ دارای مزایای خاصی است که‌ در زیر به برخی از این مزایا اشاره می‌کنیم:

 

• دقت و تکرارپذیری: فرآیند وکیوم فرمینگ قابلیت ایجاد قطعات با دقت بالا و تکرارپذیری مناسب را دارد. این امر برای تولید قطعاتی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق و تطابق با استانداردها دارند، بسیار مهم است.
• کاهش ضایعات: با استفاده از فرآیند وکیوم فرمینگ، میزان ضایعات مواد را می‌توان به حداقل رساند. زیرا در محفظه وکیوم، هوا و گازهای موجود حذف می‌شوند و مواد به صورت مستقیم در قالب تشکیل می‌شوند.
• قطعات با سطح صاف و دقیق: فرآیند وکیوم فرمینگ می‌تواند قطعاتی با سطح صاف و دقیق تولید کند. این مورد برای استفاده در قطعاتی که نیاز به تماس دقیق با سایر قطعات دارند، بسیار حائز اهمیت است.

 

• انتخاب طیف گسترده‌ای از مواد: فرآیند وکیوم فرمینگ قابلیت استفاده از مواد مختلف را فراهم می‌کند، از جمله پلاستیک‌ها، فلزات و کامپوزیت‌ها. این امر به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا بهترین ماده را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنند.

 

• مقرون به صرفه: شکل دهی خلاء فرآیند نسبتاً ساده ای است و در مقایسه با روش هایی مانند قالب گیری تزریقی به ابزارهای بسیار پیشرفته تری نیاز دارد. این بدان معنی است که شکل دهی خلاء بسیار مقرون به صرفه است و قطعات پلاستیکی را می توان با بودجه کمتری بدون افت کیفیت ساخت.

 

فرآیند وکیوم فرمینگ با توجه به دقت، کیفیت و انعطاف‌پذیری که ارائه می‌دهد، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه بالا، زمان تولید بیشتر و محدودیت‌های طراحی باید در نظر گرفته شوند.

مراحل وکیوم فرمینگ

فرآیند وکیوم فرمینگ یک فرآیند تولید قطعات پلاستیکی است که در آن یک ورقه پلاستیکی گرم شده و سپس با استفاده از مکش به اطراف یک قالب کشیده می‌شود و شکل مورد نظر روی ورقه پلاستیکی ایجاد می‌شود. این فرآیند به صورت زیر انجام می‌شود:

 

1. طراحی قالب: قالب با فرایندی طراحی می‌شود که شکل نهایی قطعه را تعیین می‌کند. قالب ممکن است از مواد مانند چوب، رزین، فایبرگلاس یا آلومینیوم ساخته شده باشد.

 

1. آماده‌سازی ورق پلاستیکی: ورقه‌ای از مواد پلاستیکی نرم، مانند پلی استایرن، به اندازه مناسب برای قالب طراحی شده قطعه برش می‌خورد.

 

1. گرمایش ورقه پلاستیکی: ورقه پلاستیکی روی یک صفحه گرم قرار می‌گیرد. صفحه گرم باعث نرم شدن و انعطاف‌پذیری ورقه پلاستیکی می‌شود.

 

1. قرار دادن ورق پلاستیکی بر روی قالب: ورق پلاستیکی نرم روی قالب قرار می‌گیرد. در این مرحله، ورقه پلاستیکی به شکل قالب تنظیم می‌شود.

 

1. ایجاد وکیوم: یک فضای خالی درون فضای بین ورقه پلاستیکی و قالب ایجاد می‌شود. هوا از داخل این فضا خارج می‌شود و فشار هوا درون فضا کاهش می‌یابد. این باعث کشش و تنش در ورقه پلاستیکی می‌شود و شکل نهایی قطعه شکل می‌گیرد.

 

1. سرد کردن و تثبیت قطعه: پس از تشکیل قطعه، ورقه پلاستیکی از قالب جدا می‌شود و قطعه نهایی با دقت و جزئیات مورد نظر بر روی قالب تولید می‌شود. قطعه سپس سرد می‌شود تا به شکل نهایی خود برسد و تثبیت شود.

 

1. پس‌پردازش: قطعه نهایی ممکن است نیاز به پس‌پردازش‌هایی مانند برش، حفاری یا تراش داشته باشد تا به شکل نهایی خود برسد.

 

فرآیند وکیوم فرمینگ به دلیل سادگی و کارآیی خود، در تولید انواع قطعات پلاستیکی با استفاده از قالب‌های ساده و با قیمت ارزان مورد استفاده قرار می گیرد. این فرآیند قابلیت تولید قطعات با اندازه و شکل‌های مختلف را فراهم می‌کند و می‌تواند قطعات با جزئیات دقیق و سطوح صاف تولید کند.

چه موادی می‌توانند در فرآیند وکیوم فرمینگ استفاده شوند؟

فرآیند وکیوم فرمینگ می‌تواند برای تولید قطعات از انواع مواد مورد استفاده قرار گیرد. برخی از موادی که معمولاً در این فرآیند استفاده می‌شوند عبارتند از:

پلاستیک‌ها

انواع پلاستیک‌ها مانند پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌وینیل کلراید (PVC) و پلی‌استایرن (PS) می‌توانند در فرآیند وکیوم فرمینگ استفاده شوند. این مواد معمولاً در تولید قطعات پلاستیکی مانند بسته‌بندی، قطعات خودرو، لوازم خانگی و صنایع الکترونیکی استفاده می‌شوند.

فلزها

برخی از فلزها مانند آلومینیوم، فولاد و فلزات آهنی قابلیت استفاده در فرآیند وکیوم فرمینگ را دارند. این مواد معمولاً در تولید قطعات صنعتی، قطعات خودرو و قطعات الکترونیکی با کاربردهای خاص استفاده می‌شوند.

کامپوزیت‌ها

کامپوزیت‌ها موادی هستند که از ترکیب دو یا چند ماده مختلف تشکیل شده‌اند. مثال‌هایی از کامپوزیت‌ها که در فرآیند وکیوم فرمینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند، عبارتند از فیبر کربن، فایبر گلاس و کامپوزیت‌های پایه رزین. این مواد معمولاً در تولید قطعات هوا و فضا، قطعات اسکیت و ابزارهای ورزشی استفاده می‌شوند.

 

به علاوه، مواد دیگری مانند پلی‌کربنات، پلی‌اتر اتر کتون (PEEK)، فوم‌ها و سایر مواد پلیمری نیز ممکن است در فرآیند وکیوم فرمینگ استفاده شوند، به شرطی که دارای خواص مناسب برای فرآیند شکل دهی و مقاومت در برابر فشار و حرارت باشند.

فرآیند وکیوم فرمینگ در چه صنایعی بیشتر استفاده می‌شود؟

 

فرآیند وکیوم فرمینگ در برخی صنایع خاص و مشخص بیشتر استفاده می‌شود. در زیر به برخی از این صنایع اشاره خواهم کرد:

 

• صنعت هوافضا: فرآیند وکیوم فرمینگ در تولید قطعات هوافضا استفاده گسترده‌ای دارد. قطعات پر استفاده در صنعت هوافضا، مانند قطعات موتورها، قطعات ساختاری و قطعات پرتاب‌کننده‌ها، با استفاده از فرآیند وکیوم فرمینگ تولید می‌شوند. این فرآیند به دقت، قوت و سبکی قطعات اهمیت زیادی می‌دهد.

 

• خودروسازی: در صنعت خودروسازی، فرآیند وکیوم فرمینگ برای تولید قطعات پلاستیکی و کامپوزیتی استفاده می‌شود. قطعاتی مانند بخش‌های داخلی خودرو، پنل‌ها، قطعات سبک بدنه و سیستم‌های انتقال قدرت به وسیله این فرآیند تولید می‌شوند.

 

• صنعت ورزشی: در تولید محصولات ورزشی نیز از فرآیند وکیوم فرمینگ استفاده می‌شود. به عنوان مثال، صفحات اسکی، برد‌های سرفینگ، بدنه‌های قایق‌های رقابتی و تجهیزات ورزشی دیگر از این فرآیند بهره می‌برند.

 

• صنعت پزشکی: در صنعت پزشکی، فرآیند وکیوم فرمینگ برای تولید قطعات پزشکی استفاده می‌شود. قطعاتی مانند پروتزها، ایمپلنت‌ها، قطعات داخلی دستگاه‌های پزشکی و وسایل کمکی دیگر با استفاده از این فرآیند تولید می‌شوند.

 

• صنعت الکترونیک: در تولید برخی قطعات الکترونیکی نیز از فرآیند وکیوم فرمینگ استفاده می‌شود. قطعاتی مانند بدنه‌های دستگاه‌های الکترونیکی، پنل‌های نمایشگر و قطعات حفاظتی با استفاده از این فرآیند تولید می‌شوند.

 

فرآیند وکیوم فرمینگ در صنایعی که نیاز به قطعات با دقت، قوت، سبکی، صلابت و خواص مکانیکی خاص دارند استفاده می‌شود. همچنین، در صنایعی که نیاز به تطبیق دقیق قطعات با استانداردهای مشخص دارند، نیز این فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، همچنان باید توجه داشت که استفاده از فرآیند وکیوم فرمینگ به ویژگی‌ها و نیازهای خاص هر صنعت و محصول مربوطه بستگی دارد و این فرآیند ممکن است در برخی صنایع بیشتر مورد استفاده قرار بگیرد، در حالی که در صنایع دیگر کمتر یا به صورت محدود به کار برود.

نتیجه گیری

مسلماً، آینده شکل‌دهی خلاء بسیار به آینده پلاستیک‌ها گره خورده است. با این حال، ممکن است این اشکالی که به نظر می رسد نباشد. با توجه به مفید بودن پلاستیک‌ها، به نظر می‌رسد راه پیش رو به جای تلاش برای حذف آنها، پایدارتر کردن آنها باشد.

این بدان معناست که در درازمدت، وکیوم فرمینگ احتمالاً در کنار قالب‌گیری تحت فشار/تزریق و چاپ سه‌بعدی به عنوان یکی از مهم‌ترین فناوری‌های جهان قرار می‌گیرد.