وکیوم فرمینگ: انواع، کاربردها و مزایا

با وجود مزایای فراوان وکیوم فرمینگ از نظر سرعت و مقرون به صرفه بودن برای تولید در حجم‌های کم تا متوسط، این فرآیند دارای محدودیت‌های طراحی، چالش‌های تولید و مسائل مربوط به مواد است که رشد آن را در برخی کاربردها محدود کرده است.

۱. محدودیت‌های هندسی و طراحی قطعات

وکیوم فرمینگ چالش‌های مهمی در رابطه با هندسه نهایی قطعات دارد:

• ضخامت دیواره ناسازگار: قطعات تولید شده ممکن است دارای ضخامت دیواره‌ای یکنواخت نباشند. این فرآیند تنها برای قطعاتی با دیواره‌های نسبتاً نازک و هندسه‌های ساده مناسب است.
• مشکل در کشش‌های عمیق: تولید قطعات مقعر با کشش عمیق (نیاز به امتداد یافتن زیاد و عمیق‌تر در قالب) با استفاده از وکیوم فرمینگ دشوار است. در کشش‌های عمیق یا گوشه‌های تیز، دستیابی به توزیع مواد کافی می‌تواند دشوار باشد.
• جزئیات محدود: دستیابی به جزئیات تیز در سمتی از قطعه که در مقابل قالب قرار دارد، به خصوص در قطعات ضخیم، تا حدودی دشوار است.
• فرمینگ یک‌طرفه: وکیوم فرمینگ به طور کلی برای قطعاتی ایده‌آل است که فقط نیاز به شکل‌دهی دقیق در یک طرف دارند.

۲. چالش‌های فرآیند تولید وکیوم

در طول فرآیند شکل‌دهی با وکیوم، مدیریت چالش‌های فنی زیر برای دستیابی به قطعه با کیفیت ضروری است:

• نشانه‌ها و خطوط قالب (Drag Lines) از قالب‌های نر:
  • اغلب از بین بردن نشانه‌های جزئی یا خطوط کشیده شدن قالب از قالب‌های نر (مثبت) دشوار است.
• خطوط سردشدگی (Chill Lines):
  • این خطوط، که نشان‌دهنده تغییر سریع در ضخامت مواد هستند ، ممکن است در کناره‌های قطعه و در فرآیند شکل‌دهی دریپ (Drape Forming) ظاهر شوند.
  • این مشکل زمانی رخ می‌دهد که ورقی که ابتدا با سطح قالب تماس پیدا می‌کند، سرد می‌شود (چیل می‌شود) و در نتیجه تمایل کمتری به کشش نسبت به قسمت‌های گرم اطراف خود دارد.
• کنترل دمای گرمایش:
  • از آنجایی که اکثر پلاستیک‌ها عایق‌های خوبی هستند، این خطر وجود دارد که سطح ورق بیش از حد گرم شود، که می‌تواند قبل از رسیدن کل ورق به دمای شکل‌دهی، باعث تخریب مواد و تغییر رنگ شود.
  • استفاده از حرارت دادن همزمان از دو طرف می‌تواند این احتمال را به حداقل برساند و زمان کل گرمایش را کاهش دهد.
• نازک شدن ناشی از کشش داخلی (Orientation):
  • بیشتر مواد پلاستیکی در طول چرخه گرمایش تمایل دارند که تنش یا جهت‌گیری داخلی خود را آزاد کنند.
  • این حرکت در ورق می‌تواند باعث نازک شدن آن، قبل از شروع عملیات شکل‌دهی شود.
  • بنابراین، هنگام استفاده از تجهیزات گرمایش تابشی (Radiant heating) معمولی، باید از ورق‌هایی با جهت‌گیری بیش از حد اجتناب کرد.

۳. چالش‌های مدیریت ضایعات (Trim Scrap)

استفاده از فرآیند وکیوم فرمینگ نیازمند مدیریت دقیق مسائل مربوط به عملیات پس از شکل‌دهی است:

• ضایعات پیرایش و بازیافت:
  • قطعات شکل‌دهی شده باید پیرایش (Trim) شوند، که منجر به تولید مقداری ضایعات پیرایش می‌گردد.
  • برای پایین نگه داشتن هزینه‌های مواد، این ضایعات باید به طور مؤثر مورد استفاده قرار گیرند.
  • اگر مواد قابل بازفرآوری (Reprocessed) نباشند (غیرقابل بازیافت)، ضایعات باید با ضرر به فروش برسند.
  • در برخی موارد، اگر درصد ضایعات بیش از حد شود، می‌تواند کارایی فرآیند را کاهش دهد.
  • (توجه: بسیاری از مواد متداول در وکیوم فرمینگ، مانند PET و HIPS، قابل بازیافت هستند).
• محدودیت‌های فنی پیرایش (Trimming):
  • لبه پیرایش‌شده در قطعات می‌تواند قابلیت‌های طراحی و عملکردی آن قطعه را محدود کند.
  • برای عملیات پیرایش مرسوم، تنها موادی قابل قبول هستند که بدون شکستگی قابلیت پیرایش داشته باشند.
  • مواد با کشیدگی کم (Low Elongation) باید با استفاده از تکنیک‌های ویژه پیرایش شوند.