Wat is thermovormen?

Thermovormen is een vormgevingstechniek waarbij men gebruik maakt van hitte om materiaal gemakkelijker in een andere vorm te brengen. Thermovormen wordt in de praktijk ook wel vacuümvorming genoemd. Het is een vormgevingstechniek waarbij men geen verspanende technieken toepast. Bij verspaning haalt men kleine deeltjes van het basismateriaal af om een vorm te laten ontstaan. Bij thermovormen doet men dit niet maar maakt men gebruik van warmte zodat het materiaal vloeibaar of deegachtig wordt. Daardoor kan het materiaal makkelijker in de juiste vorm worden gedrukt, gebogen of getrokken.

Toepassing van thermovormen
Men past het thermovormen in de vormgevingstechniek toe op materialen die doormiddel van verwarming plastisch worden. In de praktijk wordt het thermovormen voornamelijk op kunststoffen toegepast. Kunststoffen die doormiddel van verwarming plastisch worden vallen onder de benaming thermoplasten en worden ook wel plastics genoemd. Het thermovormproces verschilt van het koudvormen omdat bij het koudvervormen het materiaal niet wordt verwarmd.

Men kan doormiddel van thermovormen verschillende producten maken. Denk hierbij aan de kunststofbehuizing van elektrische apparaten. Deze apparaten zijn door het kunststof geïsoleerd waardoor het kunststof een dubbele functie vervuld. Naast behuizing voor elektrische apparaten kunnen ook speelgoedproducten en een enorme hoeveelheid aan bakjes, kisten,  emmers, kuipjes en verpakkingsmaterialen doormiddel van thermovormen worden geproduceerd.

Voor welke materialen is thermovormen geschikt?
Thermovormen is geschikt voor zogenaamde thermoplasten. Dit zijn kunststoffen die doormiddel van warmte plastisch vervormbaar zijn. Een aantal voorbeelden hiervan zijn:

  • polyvinylchloride (PVC),
  • acrylonitril butadieen styreen (ABS),
  • polyetheen (PE),
  • polyethyleentereftalaat (PET),
  • polystyreen (PS)
  • polypropeen (PP).

Het is ook mogelijk om folies toe te passen die uit meerdere lagen bestaan van verschillende soorten kunststoffen. Dit zorgt er voor dat de kunststoffen elkaars eigenschappen aanvullen of versterken.

Hoe wordt het thermovormen gedaan?
Als men thermovormen toepast zal men in eerste instantie onderscheid moeten maken tussen het materiaal en de toepassing. Als men bijvoorbeeld dunne folie toepast van 0,2 mm dikt tot 1,5 mm dik is het proces iets anders dan wanneer men dikkere kunststoffen doormiddel van thermovormen wil vervormen. Dunne folies worden over het algemeen op een grote rol aangeleverd als halffabricaten. Dit wil zeggen dat het halffabricaat nog een bewerking of meerdere bewerkingen moet ondergaan voordat men kan spreken van een eindproduct. Als men gebruik maakt van dunne folies dan kan men vaak het halffabricaat in één machine integreren.

Dikke folie wordt over het algemeen aangeleverd als losse plaat. Deze dikkere platen worden meestal in verschillende stappen binnen het proces in de juiste vorm gebracht. Een voorbeeld van een proces waarin men dikke folie in de gewenste vorm brengt is hieronder beschreven

  1. Het folie-materiaal wordt onder een infraroodstraler geplaatst
  2. De infraroodstraler verwarmt het materiaal. Deze verwarming kan van één kant zijn maar ook van twee kanten tegelijk. Dit is afhankelijk van het verdere bewerkingsproces.
  3. De verwarmde folie wordt op een mal geplaatst en ingeklemd. Daarna wordt lucht uit de ruimten van de mal wordt weggezogen. Hierdoor ontstaat een vacuüm en is vacuümvorming mogelijk. Het verwarmde folie zal namelijk door het wegtrekken van de lucht door het vacuümproces dicht tegen de mal worden aangetrokken.
  4. Vervolgens kan men door geforceerd afkoelen de vorm fixeren. Men kan ook met perslucht aan de andere kant van de verwarmde folie gaan blazen om het proces te versnellen.
  5. In de laatste stap worden de vormen die in de vorige stap zijn ontstaan uit de folie gesneden of gestanst.

Afval dat tijdens dit proces ontstaat kan dikwijls worden hergebruikt. Men brengt dan het kunststof afval weer in de machine die folie maakt. Zo is het thermovormen economisch verantwoord en ook nog zo milieuverantwoord mogelijk.

Wat is een persmachine en waar worden persmachines voor gebruikt?

Een persmachine, machinepers of pers is een werktuig waarmee men vormen kan aanbrengen in materiaal door gebruik te maken van veel druk. Een machinepers wordt in veel (productie) bedrijven gebruikt voor het vervaardigen van serieproducten of halffabricaten.

Verschillende vormen persen
Een pers wordt gebruikt om materiaal in de juiste vorm te brengen daarom is persen een bewerking die tot de vormgevingstechniek behoort. Door gebruik te maken van de hulpenergie en de krachtoverbrenging van de pers op het materiaal wordt het materiaal vervormd. Uiteraard is het de bedoeling dat het materiaal de juiste vorm krijgt. Daarom zijn persen in de praktijk voorzien van allemaal verschillende vormen die op het materiaal worden gedrukt. Meestal is het bovendeel dat op het materiaal druk voorzien van een bepaalde vorm maar ook de onderkant waar het materiaal op licht. Zo wordt het materiaal door de kracht van de machinepers van twee kanten in de juiste vorm gebracht. Deze vormen worden ook wel stempels genoemd.

Aandrijving van persen
Persmachines kunnen op verschillende manieren worden aangedreven en aangestuurd. Er zijn verschillende soorten persen zo zijn er hydraulische persen die op oliedruk werken maar er zijn bijvoorbeeld ook pneumatische persen die gebruik maken van luchtdruk. Als men persen indeelt op basis van de vorm van aansturing dan zijn er bijvoorbeeld de volgende soorten persen:

  • Handmatige persen
  • Mechanische persen
  • Pneumatische persen
  • Hydraulische persen.

Naast deze indeling kan men persen ook indelen naar de structuur die de pers aanbreng of het doel van de pers.

Persen in de metaaltechniek
In de metaalsector worden persen gebruik voor metaalbewerking. Het gebruik van persen voor het bewerken van metaal zorgt er voor dat het materiaal van vorm veranderd en dat de interne structuur wordt gewijzigd. Een machinepers maakt gebruik van hulpenergie.

Persen van kunststoffen
Ook kunststoffen kunnen in een bepaalde vorm worden geperst. Kunststoffen kunnen echter wanneer ze uitgehard zijn niet eenvoudig van vorm worden veranderd of juist te eenvoudig waardoor ze hun vorm niet behouden. Denk hierbij aan de harde kunststoffen (ABS) die breken als er grote kracht op wordt uitgeoefend. Zachte kunststoffen behouden hun vorm vaak doordat ze na de vervorming weer terug keren in de oorspronkelijke staat. Denk hierbij aan de kunststoffen die worden gebruikt in een schuimachtige vorm. Een bekend voorbeeld hiervan is een stressballetje die na het indrukken weer in de oorspronkelijke vorm veranderd wanneer de druk wordt weggenomen.

Om bovenstaande redenen worden thermoplastische kunststoffen bijvoorbeeld eerst op een hoge temperatuur gebracht. De naam thermoplastisch maakt al duidelijk dat ze doormiddel van temperatuur plastisch vervormbaar zijn. Het vervormen van kunststoffen door gebruik te maken van hoge temperatuur wordt ook wel thermovormen genoemd.

Persen in de afvalverwerking
In de afvalverwerking maakt men ook gebruik van persmachines. Deze persmachines hebben één doel namelijk de hoeveelheid afval zo compact mogelijk te maken. Zo kunnen grote hoeveelheden metaal (blik), plastic en karton tot zeer compacte pakketjes worden samengeperst. Als men dit doet met bijvoorbeeld papier en plastic kan men er ook touwen of linten omheen spannen zodat het geperste materiaal na het persen niet meer uiteenzet of uit elkaar valt. Men maakt dan als het waren balen van een bepaald materiaal. Als men het afval heeft gescheiden en in balen heeft opgeborgen kan men dit materiaal dikwijls opnieuw gebruiken als grondstoffen voor nieuwe producten. Dit noemt men ook wel recycling.

Persen in de grondstoffenverwerking
Naast de metaaltechniek en de afvalverwerking worden persmachines ook gebruikt om bijvoorbeeld grondstoffen te winnen voor bijvoorbeeld de voedingsmiddelen industrie. In veel zaden en andere vruchten zitten belangrijke stoffen die eetbaar zijn voor mens en dier. Zo kan men uit zaden olie winnen door gebruik te maken van een pers. Een  bekend voorbeeld dat wordt toepast in de wijnbouw is de zogenaamde wijnpers waarmee doormiddel van druk druiven worden platgeperst om het sap uit de druiven te winnen voor de productie van wijn of druivensap.

Ontwikkeling van persen
Persmachines worden door mensen in de meest uiteenlopende industrieën toegepast. Daardoor vormen persen belangrijke werktuigen. Vroeger werden persen vooral handmatig aangedreven of er werd gebruik gemaakt van de kracht van dieren. Tegenwoordig kan men doormiddel van aandrijftechnieken veel meer kracht uitoefenen en daardoor meer rendement halen uit grondstoffen. Ook kan men door de toename van de kracht van persen ook dikkere metalen platen in de juiste vorm brengen. De automatisering zorgt er voor dat veel persen ook nog volledig automatisch werken.

Veiligheid van persen
Werknemers moeten echter wel op de veiligheid letten. Veel persen oefenen een grote kracht uit en kunnen daardoor levensgevaarlijk zijn. Hoewel veel persen voorzien zijn van sensoren die er voor zorgen dat de pers uitslaat als een mens in de buurt komt, is het belangrijk dat je altijd op je eigen veiligheid let. Ga daarom nooit met je ledematen onder een pers. Met persen kunnen zeer ernstige en zelfs dodelijke ongelukken gebeuren. Een pers die een metalen plaat in vorm brengt kan met gemak een complete hand verbrijzelen.