Thermoformen

Thermoformen (auch Tiefziehen von Kunststoffen) ist ein Fertigungsverfahren, bei dem eine Kunststoffplatte oder Folie bis in den formbaren Zustand erwärmt und an eine Form gedrückt wird, an der sie abkühlt und deren Gestalt behält. Die verbreitetste Variante ist das Vakuumformen (Vakuumtiefziehen), bei dem ein Unterdruck die Platte an die Form saugt. Beim Druckluftformen hilft zusätzlich Druckluft, was schärfere Details und eine Textur nahe an Spritzgussteilen ermöglicht. Tiefe Formen werden mit einem mechanischen Stempel vorgestreckt (englisch plug assist), damit das Material gleichmäßiger ausdünnt.

Man unterscheidet das Thermoformen dünner Folien von der Rolle (bis etwa 1,5 mm), typisch für Verpackungen, Blister und Schalen in großen Serien, und das Formen dickerer Platten von meist einigen Millimetern im Einzelteilverfahren. Aus Platten entstehen technische Teile: Maschinen- und Geräteverkleidungen, Innenraumverkleidungen von Fahrzeugen, Wannen oder Transporteinsätze. Nach dem Formen wird das Teil beschnitten, bei Platten meist auf einer 5-Achs-CNC-Fräsmaschine, bei Folien durch Stanzen.

Eingesetzt werden Thermoplaste wie ABS, schlagzähes Polystyrol (HIPS), PETG, PMMA, Polycarbonat, PP, PE oder PVC, für Sichtteile im Außenbereich zum Beispiel ABS mit einer Deckschicht aus PMMA. Die Formen sind einseitig und viel günstiger als Spritzgusswerkzeuge: für Prototypen und kleine Serien aus Holz, Modellbauplatten oder aus dem 3D-Druck, für Serien aus temperiertem Aluminium.

Genau definiert ist nur die Seite, die an der Form anliegt: bei einer Negativform (Hohlform) die Außenfläche, bei einer Positivform (Stempel) die Innenfläche. Die Wanddicke ist nicht konstant. Das Material dünnt beim Verstrecken aus, bei einer Negativform am stärksten in den Bodenecken, bei einer Positivform im unteren Bereich der Seitenwände, und die Enddicke kann nur einen Bruchteil der Ausgangsplatte betragen.

Thermoformen eignet sich für große, formal einfache und dünnwandige Teile in Stückzahlen von wenigen Exemplaren bis zu Tausenden pro Jahr: Abdeckungen, Hauben, Verkleidungen, Wannen, Tabletts, Einsätze und Verpackungen. Bei großen Teilen in kleinen Serien ist es deutlich günstiger als Spritzguss, weil die Form nur einen Bruchteil eines Spritzgusswerkzeugs kostet und sich schnell ändern lässt. Es eignet sich auch für Prototypen und Nullserien von Kunststoffverkleidungen.

Ungeeignet ist es für Teile mit Rippen, Schraubdomen oder wechselnder Wanddicke. Solche Elemente müssen angeklebt oder nachträglich bearbeitet werden, und bei größeren Serien ist dann Spritzguss wirtschaftlicher.

Der häufigste Irrtum ist, die Plattendicke mit der Wanddicke des fertigen Teils gleichzusetzen. Nennen Sie in der Anfrage die minimale Wanddicke an kritischen Stellen und überlassen Sie die Wahl der Ausgangsplatte dem Lieferanten. Kennzeichnen Sie die Sichtseite (sie entscheidet, ob eine Positiv- oder Negativform verwendet wird), sehen Sie ausreichende Entformungsschrägen und Eckenradien vor und halten Sie das Verhältnis von Tiefe zu Breite so klein wie möglich, denn tiefe, schmale Taschen führen zu extremer Ausdünnung.

Die Maßgenauigkeit ist geringer als beim Spritzguss, bei großen Teilen liegen die Toleranzen eher im Bereich von Zehntelmillimetern bis Millimetern und werden stark von Schwindung und Wärmeausdehnung des Kunststoffs beeinflusst. Enge Toleranzen schreiben Sie vor allem für den Beschnitt und die Montagebohrungen vor. Manche Werkstoffe, zum Beispiel Polycarbonat, müssen vor dem Formen getrocknet werden, sonst bilden sich Blasen. Prüfen Sie bei Teilen für Elektrotechnik oder Verkehr die Anforderungen an Brandverhalten und UV-Beständigkeit und wählen Sie eine passende Plattensorte.