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Applicazioni

Applicazioni per il mondo Plastica: Macchina per la termoformatura


Le macchine per termoformatura trasformano fogli o film plastici riscaldati in imballaggi rigidi, vassoi, componenti tecnici e parti strutturali di medio-grande volume.
Il processo tipico comprende il preriscaldo del materiale, la deformazione mediante stampo, l’applicazione di vuoto o pressione e il raffreddamento fino alla solidificazione della forma finale.
La versatilità del processo consente l’utilizzo di molteplici polimeri (ABS, PP, PET, PVC) e di geometrie complesse in tempi ciclo competitivi, a condizione che ogni fase sia controllata con rigore.

Esigenze:

Esigenza:

Misura delle forze di formatura e chiusura

Durante la termoformatura, il controllo delle forze di serraggio e formatura è fondamentale per evitare deformazioni indesiderate e garantire la corretta distribuzione del materiale sullo stampo. La pressione esercitata sul foglio plastico deve essere costante e adattata al tipo di polimero e al disegno dello stampo. Forze eccessive possono generare incrinature o schiacciamenti, mentre una pressione insufficiente compromette la definizione dei dettagli e la qualità superficiale. La misurazione accurata consente di ottimizzare il ciclo, mantenendo parametri costanti e riducendo gli scarti.

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Le celle di carico e i sensori di deformazione SL76 vengono installati sull’unità di chiusura o sui punti di spinta dello stampo, dove misurano in tempo reale le forze applicate durante il ciclo. I segnali (4–20 mA o tensione) vengono elaborati dal PLC per monitorare la forza effettiva e attivare eventuali correzioni automatiche.
Caratteristiche principali:
  • Costruzione in acciaio inox per elevata robustezza;
  • Compensazione termica per stabilità di misura anche con variazioni di temperatura;
  • Alta precisione nella rilevazione delle forze applicate;
  • Affidabilità in ambienti gravosi, tipici dei processi di termoformatura.

Esigenza:

Controllo dei circuiti di riscaldamento

Nella termoformatura, il riscaldamento del foglio plastico deve essere uniforme e ripetibile per consentire una deformazione controllata. Differenze di temperatura tra le zone possono causare spessori non omogenei e difetti visivi. I tradizionali relè elettromeccanici, soggetti a usura dei contatti, non offrono la ripetibilità richiesta nei cicli ad alta frequenza. È quindi essenziale utilizzare dispositivi a stato solido che assicurino commutazioni rapide, silenziose e prive di manutenzione, con diagnostica integrata per il monitoraggio dei carichi e la prevenzione dei guasti.

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I relè statici GRS-H vengono integrati nei circuiti di riscaldamento delle zone superiori e inferiori della macchina, dove assicurano una gestione precisa dell’energia e una regolazione stabile della temperatura durante il ciclo produttivo.
Caratteristiche principali:
  • Architettura compatta con dissipatore integrato per installazione diretta in quadro;
  • Funzione zero-cross per una commutazione stabile e precisa;
  • Diagnostica IO-Link per controllo continuo e manutenzione predittiva;
  • Riscaldamento più uniforme e tempi ciclo ridotti;
  • Maggiore durata degli elementi riscaldanti.

Esigenza:

Controllo del processo di termoformatura

Il processo di termoformatura coinvolge più stazioni che devono operare in modo perfettamente sincronizzato: il preriscaldamento del foglio, la deformazione sullo stampo, il mantenimento della pressione o del vuoto e il raffreddamento controllato.

Ogni fase richiede regolazioni precise di temperatura, tempi e movimenti per assicurare spessore uniforme e assenza di difetti. Una gestione non integrata può generare instabilità, tempi ciclo non ottimizzati o variazioni di qualità tra i lotti. Un controllo centralizzato e flessibile del processo consente invece di adattare rapidamente i parametri alle diverse tipologie di materiali e prodotti, riducendo scarti e tempi di setup.

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La piattaforma G-Mation, con CPU P6 e moduli G3 EtherCAT, consente il controllo integrato di temperatura, movimento e pressione lungo tutto il ciclo di termoformatura. Il sistema gestisce ricette e parametri da un’unica interfaccia, con visualizzazione su pannelli W55 tramite webserver integrato.
Caratteristiche principali:
  • PID interni per il controllo delle zone termiche;
  • Moduli di I/O remoti per la gestione in tempo reale di attuatori e sensori;
  • Architettura aperta compatibile con applicazioni Docker;
  • Integrazione con sistemi MES e funzionalità di manutenzione predittiva;
  • Miglioramento della qualità e dell’OEE complessivo.

Esigenza:

Monitoraggio pressione dell’aria del circuito di formatura

Durante la formatura a pressione, l’aria compressa è il mezzo principale per formare il materiale contro lo stampo e garantire una riproduzione fedele del profilo. La pressione deve essere controllata in modo dinamico: un valore troppo elevato può deformare o forare il foglio, mentre una pressione insufficiente comporta difetti dimensionali o incompletezza di stampaggio. La stabilità della pressione influenza direttamente la qualità del prodotto, la ripetibilità del ciclo e la durata degli stampi. È quindi indispensabile disporre di un sistema di misura robusto e preciso, in grado di fornire feedback costante al controllo macchina.

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I sensori di pressione KS, a tecnologia a film spesso, vengono installati sulle linee di aria compressa del circuito di formatura per rilevare la pressione in tempo reale. Il segnale analogico (4–20 mA o 0–10 V) viene gestito dal PLC per controllare la valvola proporzionale che regola il flusso di pressione.
Caratteristiche principali:
  • Struttura compatta in acciaio inox per elevata robustezza e integrazione agevole;
  • Versione KS-I con IO-Link per diagnostica avanzata e monitoraggio di stato;
  • Compatibilità con circuiti di sicurezza grazie alla certificazione SIL2.

Il Principio di Funzionamento

Il ciclo di termoformatura inizia con il preriscaldamento del foglio plastico, che viene portato a una temperatura prossima al punto di transizione vetrosa del materiale, rendendolo malleabile ma non fuso. Il foglio riscaldato viene poi trasferito nella stazione di formatura, dove assume la forma dello stampo grazie all’azione combinata di vuoto, pressione e, in alcuni casi, spinta meccanica. In questa fase la distribuzione della temperatura e il controllo della deformazione sono determinanti per assicurare uno spessore omogeneo e prevenire difetti come pieghe, collassi o assottigliamenti localizzati.
Il sistema di formatura può essere a vuoto, in cui l’aria viene rimossa dallo stampo per far aderire il materiale alle pareti, oppure a pressione, dove l’aria compressa spinge il foglio nello stampo, garantendo una maggiore definizione dei dettagli.
Alcune macchine combinano entrambe le tecniche, utilizzando anche un pistone o un contramatrice per pre-stirare il materiale e migliorare la distribuzione del polimero. Una volta formata la parte, il raffreddamento controllato dello stampo stabilizza la geometria e consente il distacco del pezzo, che può essere successivamente rifilato o perforato.
L’intero processo è ciclico e automatizzato, e richiede un controllo preciso di temperatura, pressione, vuoto e movimento degli assi per garantire produttività e qualità costante.

Esigenze e Tecnologia

Le macchine per termoformatura richiedono un controllo preciso e coordinato di tutte le variabili di processo per garantire qualità costante e massima produttività.
È fondamentale misurare con accuratezza le forze di chiusura e formatura per mantenere spessore uniforme, ridurre gli scarti e prevenire difetti strutturali. La regolazione termica deve assicurare un riscaldamento omogeneo dei fogli, evitando differenze di temperatura che possano compromettere la distribuzione del materiale e la qualità superficiale del pezzo.
Un controllo centralizzato del processo permette di sincronizzare le fasi di riscaldamento, formatura, raffreddamento e taglio, adattandosi rapidamente a materiali e geometrie diverse, ottimizzando tempi ciclo ed efficienza energetica. Allo stesso modo, la pressione dell’aria di formatura deve essere costante e stabile per evitare deformazioni o incompletezze nei prodotti finiti.
Le tecnologie Gefran, piattaforma G-Mation, celle di carico LDK, relè statici GRS-H e sensori di pressione KS, offrono soluzioni integrate, scalabili e affidabili. Grazie alla diagnostica avanzata e alla manutenzione predittiva, garantiscono maggiore efficienza, sicurezza e qualità nel processo di termoformatura. Gefran propone inoltre una gamma completa di piattaforme di controllo, sensori di pressione e posizione e soluzioni modulari facilmente integrabili in qualsiasi impianto, assicurando continuità operativa e qualità costante nel tempo.

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