3D打印技术在真空热成形工艺中的应用与探究

来源:用户上传      作者:薛皓 任剑飞 付杰 康逢君 徐妍 班岚

　　摘 要：随着3D打印水平的逐渐改善和提高，3D打印技术在产品包装设计等行业也得到了应用。同时热成型产品越来越多，而真空热成型抽真空所造成的压差不大，一般用于外形简单的制品。本项目组将3D打印技术与真空热成型工艺结合，设计一款家用小型真空热成型机。
　　关键词：3D打印;真空热成型;包装设计
　　中图分类号：G42文献标识码：A
　　热成型工艺是将PVC片材加热至一定温度（通常为软化温度），在一定的外力作用下，在专门的模具型面上吸附冷却定型后，修剪得到敞开立体形状制品的一种加工方法。热成型在包装中的应用十分广泛，涉及医药包装、保健品包装、化工包装、食品包装等行业。
　　1 设计思路
　　通过分析研究真空热成型包装工艺与3D打印的核心技术，制作出符合用户需求的包装，利用3D打印技术打印理想的成型模具，设计真空热成型原理加工出理想的塑料包装。
　　1.1 真空热成型的工艺原理
　　真空热成型工艺是将热塑性塑料片材加工成各种制品、较特殊的塑料加工方法。片材固定在框架上加热到软化状态，在外作用力下，使其贴紧模具型面，最终取得与模具型面相仿的形状。冷却定型后，经修整即成制品。原理示意图为图1所示。
　　1.2 3D打印
　　3D打印属于增加材料制造，与减材制造不同，增加材料制造无需原坯和模具，直接根据计算机图形数据文件，通过增加材料的方法生成多种形状的产品。3D打印在塑料产品中的应用主要以热塑性塑料为加工对象的熔融沉积成型技术，3D打印可以快捷实现各种复杂结构的成型。通过3D打印技术可以快速对传统的注射、挤出、模压等成型方法成型的塑料制品进行打印。
　　2 真空热成型机的设计
　　本项目的研究定位于小型家用真空热成型机，组成机构包括：加热机构，升降架、控制箱等。3D打印机与真空热成型结合为一体。
　　工作过程为：
　　（1）将PVC透明胶片固定;
　　（2）加热机构将PVC透明片材（0.2-1mm）加热至相应温度（软化温度）;
　　（3）加热后的薄塑料板下移，下降的同时继续保持加热，防止因温度下降而降低PVC膜的塑性;
　　（4）当升降架的底面与模具的頂层相接触时，真空装置工作，此时降低加热温度;
　　（5）当塑料薄板运动到和底板贴合时，在真空和压力的作用下，塑料板成型，冷却后取出。
　　3 结语
　　本项目设计的成型机结构简易、便于操作，可用于包装外形设计，满足塑料包装的单件小批量生产;可根据客户要求，生产出含有特殊定制图案的塑料包装;在真空热成型工艺中应用3D打印技术，可方便加工出成型时所需模具。
　　参考文献：
　　[1]李彤，周建佳，袁寿其.基于流场计算的螺旋离心泵叶轮静力学分析[J].流体机械，2013，41（2）：22-26.
　　[2]王淑，顾国进，张志，陆佳平，李国华.异形包装件热成型技术与模具设计[J].包装与食品机械，2016，（34）4：48-51.
　　[3]王小新.3D打印在塑料制品及模具设计课程教学中的应用探索[J].模具工业，2016，42（11）：68-73.
　　项目：天津市创新训练项目“3D打印技术在真空热成形工艺中的应用与探究”（项目编号20181389010）
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