Вакуумная термоформовка своими руками

В наши дни повсеместно можно видеть изделия, которые изготавливаются по технологии вакуумной формовки. Такой подход позволяет быстро изготавливать пластиковую посуду, упаковку, манекены, тротуарную плитку и многое другое. Чтобы заняться вакуумной формовкой дома, понадобится специальный станок. Стоят такие приспособления дорого, да и слишком они громоздкие. В этой статье будет рассмотрен пример создания простого станка вакуумной формовки, в котором используется лишь пылесос и духовка.

Само собой мощность такого станка будет невелика, поэтому изготавливать громоздкие предметы или просто делать большое количество изделий за короткое время не выйдет. Но ради интереса и небольших бытовых потребностей такого станка вполне хватит. К тому же с помощью подобного станочка можно отлично делать корпуса для различных моделей, будь то корабли, самолеты или машины. Также можно изготавливать элементы для различных самоделок. Это устройство является неким своеобразным аналогом «3D-принтера».

Материалы и инструменты для самоделки:
— пылесос (чем мощнее, тем лучше);
— духовка (нужна для разогревания пластика);
— деревянные бруски;
— дрель;
— саморезы;
— шуруповерт или отвертка;
— фанера или ДСП (толщина 16 мм);
— силикон (в качестве герметика);
— ДВП для рабочей поверхности (подойдет и фанера);
— алюминиевый скотч;
— дерево, гипс (или другие материалы для создания формы).

Процесс изготовления станка:

Шаг первый. Размеры вакуумного станка
Основным элементом вакуумного станка можно считать рамку, на которой разогревается пластик, а также вакуумная камера. Размеры рамки должны быть такими, чтобы она помещалась в духовке. Также нужно учитывать размеры листов пластика, из которых будут создаваться будущие изделия. Рамка изготавливается из деревянных брусков.

Шаг четвертый. Формы для самоделок. Процесс создания изделий
Для создания формы можно использовать различные материалы, к примеру, гипс, дерево и прочие. Если формы не обязаны быть идеально гладкими, то для этих целей идеально подойдет полиуретан, поскольку он легко обрабатывается канцелярским ножом.

Если на форме есть вогнутые места, то здесь нужно просверлить отверстия, чтобы пластик могло «засосать» в эти углубления. Подойдет сверло диаметром 0,1 — 0,5 мм.

Теперь можно помещать пластик в духовку, прогретую до 190 градусов (для каждого типа пластика есть оптимальная температура размягчения). Через некоторое время пластик нагреется и станет провисать в рамке. Теперь его нужно вынимать и устанавливать на вакуумный станок. Впоследствии включается пылесос и пластик начинает обволакивать форму. При работе нужно использовать перчатки, так как рамка будет достаточно горячей.

Пылесосу нужно дать поработать порядка 20-ти секунд, потом рамку можно снимать извлекать изделие. Если в некоторых местах пластик плохо прилег к форме, можно воспользоваться строительным феном.

Для изготовления объемных пластиковых изделий имеющих специфичную форум используется так называемый вакуумно формовочный станок.

Они предназначены для изготовления самых разнообразных пластиковых изделий, которые применяются в строительстве, быту, а так же используются в легкой, пищевой и автомобильной промышленности.

► Чтобы приобрести вакуумно-формовочный станок, лучше обратиться к ребятам из Machinetiс. Они смогут сделать модель индивидуально под ваши требования.

Основные виды вакуумно-формовочного станка

В основе работы вакуумно формовочного станка, лежит процесс вакуумного формирования. Он позволяет придать пластиковой заготовке необходимую форму.

Суть его сводиться к тому что специальную заготовку из пластика, которая подвергается высокотемпературному нагреву, помещают в изолированную специальную вакуумную камеру над матрицей необходимой формы.

Затем под действием перепада давления образующегося при откачивании воздуха из камеры, заготовка принимает форму матрицы и таким образом образуется изделие необходимой формы.

Видео: принцип работы вакуумно-формовочного станка

В зависимости от размеров изготовляемых с его помощью деталей такие станки можно разделить на станки для производства:

• крупногабаритных изделий, обычно применяемые в крупносерийном производстве и используемые в промышленных масштабах;
• среднегабаритных – используются для среднесерийного и единичного производства изделий в промышленных масштабах;
• мелкогабаритных – используемые для мелкосерийного и одиночного изготовления деталей.

Так же станки вакуумного формирования можно условно разделить на автоматические и полуавтоматические. В последних процесс подачи и выемки заготовки осуществляется вручную.

В зависимости от технических характеристик и возможностей создания определенного давления и температуры, станки вакуумного формирования могут работать с заготовками из ПВХ, ABS, PMMA, акрил и тому подобные материалы, что позволяет изготавливать с его помощью самые разнообразные изделия, любых форм и обеспечивая высокое качество продукции.

Основные узлы станка вакуумного формирования

Среди основных узлов, которые могут входить в комплект станка можно выделить:

• насосный узел или как его еще называют вакуумная система, обеспечивающая откачку воздуха из камеры и создание в ней перепада давления;
• нагнетающие воздух вентиляторы, которые обеспечивают равномерный нагрев и охлаждение пластиковой заготовки;
• электрические тэны (нагреватели), которые обеспечивают необходимую для работы температуру заготовки;
• прижимной узел состоящий из системы рам, для придания заготовки необходимой формы;
• подставка станка;
• станина, на которой располагается вакуумная камера;
• герметичная камера для процесса вакуумирования;
• компрессор, откачивания воздуха из камеры;
• система датчиков и регуляторов, для изменения параметров нагрева матрицы, проведения контроля за режимами вакуумирования и обработки заготовки.

Для проведения процесса вакуумного формирования, необходимым элементом является наличие специальной матрицы, на основе которой производится изделие. Такая матрица делается по размерам и форме необходимого для изготовления изделия. Ее материалом служат специальные термоустойчивые и прочные составы, которые позволяют проводить работу по вакуумированию, не один раз.

В зависимости от степени автоматизации процесса вакуумного формирования, такие станки могут оснащаться различным дополнительным оборудованием таким как:

• система управления панелью нагрева заготовки;
• датчиками защищающими заготовку от провисания;
• система управления растяжением заготовки (куполом установки);
• система управления механизмом изменение уровня стола и аварийными линиями концевых герконовых датчиков с возможностью отключения систем;
• датчик и регулятор времени проведения операций по формированию;
• датчик и регулятор времени проведения операций по охлаждению заготовки;
• системой управления процесса «отстрела» заготовки от матрицы;
• система приключения с автоматического на полуавтоматический режим работы.

Вакуумно-формовочный станок своими руками

Если возникла необходимость в изготовлении пластиковых изделий из заготовок толщиной пластика не более 4 мм, то можно сделать вакуумно формовочный станок своими руками. Он позволит изготавливать пластиковые изделия в единичных или мелкосерийных вариантах и послужит хорошей заменой в целях экономии заводским станкам.

1. Листы фанеры.
2. Металлопрофильная труба.
3. Компрессор (можно использовать центробежный вентилятор например от пылесоса).
4. Электрические тэны.
5. Автоматическое реле, кнопки включателя, светодиод.
6. Саморезы.
7. Асбестокартон.
8. Лист нержавеющей стали.
9. Вакуумный стол.

Сборка станка осуществляется в такой последовательности:

– изготовления прижимной рамы из металопрофильной трубы;
– изготовление фанерного короба, герметичного короба в котором располагается компрессор, а сверху устанавливается перфорированный формовочный стол;
– изготовления короба из нержавеющей стали, для расположения нагревательных элементов, сверху которого будет располагаться заготовка;
– установка реле и выключателей;
– соединение между собой одной части прижимной рамы и формовочного стола.

Дизайн этого формовщика довольно стандартный. В наличии имеется деревянная рама, чтобы удерживать материал, который должен быть сформирован в вакууме и деревянная коробка с отверстиями в верхней части, которая является вакуумной формующей кроватью. Это дешевое решение, которое работает очень хорошо.

Шаг первый: Дизайн, материалы и инструменты

Целью автора было создать простой и дешевый вакуумный формовщик. Листы материала, которые будут формироваться, имеют размеры 30х30 см. Поэтому вакуумный формирователь разработан вокруг этих размеров.

В базовой платформе будет отверстие для бытового вакуумного шланга. Небольшая рамка будет построена в центре этого размера 28 х 28 см. Он будет приклеен к основанию, а затем заклеен герметиком. Квадратный участок будет приклеен к вершине этой структуры и действовать, как кровать для вакуумного формирователя. Отдельно две рамы, изготовленные из МДФ, помещают материал для вакуумной формовки, и они будут скреплены болтами. Резиновая лента будет проклеена по периметру рамы, образуя вакуумное уплотнение. Этот каркас, с материалом в нем, будет помещаться в духовку для нагрева пластика, а затем будет перемещаться в кровать для формирования детали.

— Деревянная полоса 60х240 см — 1 шт. ;
— Панель с ячейками;
— гайка — барашек 9 мм – 16 шт.;
— Болт с шестигранной головкой, 9×60 мм — 8 шт.;
— Пенная лента/уплотнитель;
— Панель МДФ 12 мм размером 5х10 см;
— Доска 120х240 см – 1 шт.;
— ПВХ трубы 3/4;
— уголок ПВХ 90 градусов – 1 шт.;

Понадобятся основные инструменты для деревообработки:
— торцовочная пила;
— циркулярная пила;
— дрель;
— Клей для дерева является обязательным;
— уплотнитель не является обязательным, но рекомендуется.
— Бормашинка прекрасно справляется с работой по вырезанию центра в раме, но любой метод, который вы предпочитаете, тоже подойдет.
— угольник;

Шаг второй: Подготовка заготовок

Материал для заготовок необходимо разрезать по следующим размерам:

Полоска дерева шириной 60 см нарезается на 4 части с запилом 45 градусов с обеих сторон, по 27 см по самой длинной стороне.
Ячеистая панель нарезается размером 27х27 см.

МДФ нарезается на 3 листа размером 45×45 см, Один будет использоваться для основания, два других — для рам.

Шаг третий: Сборка основания базы

Построить основание просто. Самая сложная часть — центрировать раму на платформе основания. Рекомендуется пометить центр основной платформы мелом или маркером, чтобы было легче центрировать раму и отверстие для шланга.

Автор использовал большой угольник, чтобы отцентровать рамку и убедиться, что она квадратная. Удовлетворившись положением, приклейте части рамы на место и дайте клею высохнуть. Во время сушки можно просверлить центральное отверстие. Так как используется труба ПВХ, то логично использовать кольцевую пилу нужного размера, чтобы вырезать отверстие. В этот момент следует использовать герметик для уплотнения и заполнения пропусков, которые могут вызвать утечку воздуха.

После того, как герметик высохнет, проклейте раму снаружи по периметру. Непрерывная линия клея поможет предотвратить любые нежелательные воздушные зазоры, так как уплотнение вокруг ячеистого материала будет затруднено. Наконец, приклейте ячеистый материал на раму и дайте клею высохнуть.

Шаг четвертый: Изготовление рамок из МДФ

Из ранее нарезанных панелей МДФ размером 45×45 см вырезается квадрат из центра. Квадрат должен быть около 27х27 см, но имейте в виду, что он может быть немного больше, чтобы поместиться вокруг рамки на основании. Автор для этих целей использовал бормашинку, но подойдет любой метод. После того, как центральные квадраты будут вырезаны, обе панели укладываются друг на друга и сверлится 8 отверстий по периметру. Отверстия находятся на расстоянии около 25 мм. от внешнего края и по 12 см с каждой стороны.

Шаг пятый: Окончательные работы

Вот несколько дополнительных шагов, которые автор предпринял, чтобы сделать устройство немного более удобным для эксплуатации. Они не являются обязательными, и вы можете просто подключить шланг пылесоса прямо к основанию, если хотите.

Первой модификацией было добавить сантехнические элементы. Уголок ПВХ 90 градусов спаивается с короткой трубой, которая покрывается клеем / герметиком и помещается в отверстие в нижней части основания. Затем к уголку припаивается кусок трубы ПВХ, чтобы было легче подключать вакуум.

Затем были добавлены деревянные ножки, чтобы немного поднять платформу. Это просто отходы дерева, которые приклеены к базовой платформе.

Наконец, была приклеена резиновая прокладка по периметру нижней рамы для дополнительной герметизации.

Шаг шестой: Использование вакуумной машины

Автор построил этот вакуумный формовщик, чтобы сделать корпус для другого проекта. Именно это видно на изображениях.

Корпус предполагается изготавливать из АБС пластика.

Сначала поместите материал между двумя рамками из МДФ. Легче всего ослабить все гайки, но выкрутить только два болта с одной стороны и вставить материал. Затянуть все гайки. Поместите основание где-нибудь рядом с духовкой и подключите пылесос. Подойдет любой вакуум. Поместите форму в верхнюю часть ячеистого материала. Нагрейте духовку, а затем загрузите всю рамную сборку в духовку.

Для АБС пластика температура формования была 160-175°C. Через несколько минут (в зависимости от толщины) вы увидите, что материал начинает провисать в раме. Именно так вы узнаете, что оно готово к формированию. Включите пылесос и быстро переместите рамку в сборе из духовки в вакуумный стол и наденьте ее на деталь. Обязательно используйте перчатки, будет горячо! Вакуум должен всасывать материал рядом с формой и ячейками. Подождите около 30 секунд, пока ваш материал не затвердеет, а затем удалите вакуум.

Если ваша деталь не совсем правильно сформировалась, возможно, вы не нагревали материал достаточно долго, или ваша деталь может быть слишком высокой и материал растянулся. Автору понадобилась пара попыток, чтобы понять это.