Kształtowanie na ciepło jest często metodą wykorzystywaną zarówno w zastosowaniach technicznych, jak i w dziedzinie opakowań. Pozwala ona produkować kształtek z tworzyw termoplastycznych. Ważną i dla danego produktu często decydująca zaletą kształtowania na ciepło jest możliwość wytwarzania kształtek cienkościennych. Problem techniczny i w konsekwencji również ekonomiczny polega na wyborze półfabrykatu w połączeniu z prognozą zdolności do kształtowania na ciepło określonego produktu. Zaleta nadająca się do prognozowania zdolności procesowej polega na możliwości oszacowania we wczesnej fazie projektowania przydatności półfabrykatu do wyrobu produktów kształtowanych na ciepło.

Do prognozowania właściwości kształtowania na ciepło podchodzono dotąd w praktyce najczęściej empirycznie - przez próby formowania na ciepło możliwych do wykorzystania półfabrykatów. Pomimo związanych z tym znacznych nakładów czasowych i materiałowych nie uzyskiwano z reguły wiarygodnej oceny, czy z testowanego półfabrykatu można w zadowalający sposób wyprodukować określony wyrób.

Ocena metody pomiarowej dostarczającej danych do symulacji
Obiecującą alternatywą jest symulacja obróbki plastycznej metodą elementów skończonych (FEM). Jak dotąd nie potrafiła ona zdobyć sobie trwałego uznania w praktyce. Przyczyną jej ograniczonego zastosowania jest brak prostej i taniej metody określania charakterystyki wydłużenia w funkcji naprężenia w przypadku półfabrykatów (płyt albo folii). Wprawdzie w nauce i w przemyśle istnieje wiele metod pomiarowych do określania charakterystyki materiałów, jednak do dzisiaj nie jest jasne, która z tych metod może stanowić odpowiednią bazę do przeprowadzania symulacji kształtowania na ciepło. Poniżej zostaną porównane różne metody pod względem przydatności do określania parametrów materiałowych do symulacji kształtowania na ciepło.
Mechaniczne obciążenie materiału przy kształtowaniu na ciepło można opisać przez połączenie trybów wydłużania równodwuosiowych i planarnych. Przeważa przy tym stan równodwuosiowy. Istnieje wiele (akwa-)dwuosiowych metod pomiarowych, pozwalających na określenie właściwości obróbki plastycznej. W tym celu Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) na RWTH w Aachen przeprowadził badania z zastosowaniem ramy do wydłużania oraz urządzenia do rozciągania. W laboratoryjnej ramie do wydłużania Karo IV, produkcji Brückner Maschinenbau GmbH & Co. KG z Siegsdorf, umocowano punktowo kwadratowe przykroje (próbki). Po podgrzaniu w piecu konwekcyjnym rozciągano je w dwóch kierunkach i mierzono siły powstałe w punktach zamocowania.

IKV opracował urządzenie do rozciągania służące do określania przebiegu wydłużenia w funkcji siły. W celu podgrzania półfabrykatów w warunkach zbliżonych do praktyki oraz osiągnięcia zwykle występujących czasów transportu i procesów obróbki plastycznej umieszczono urządzenie do rozciągania w jednostanowiskowym, laboratoryjnym urządzeniu do kształtowania na ciepło. Ośmiokątną próbkę doprowadzano za pomocą promieniowania podczerwonego do temperatury kształtowania na ciepło i wydłużano ją w urządzeniu do kształtowania na ciepło. Sensor siły określał konieczne do tego siły na każdym z ośmiu boków.

Kierunek wytłaczania folii nie odgrywa żadnej roli przy wydłużaniu
Badania przeprowadzono na dwóch typowych półfabrykatach do kształtowania na ciepło. W przypadku półfabrykatów produkcji firmy Uniplast Knauer GmbH & Co. KG o grubości 1,55 mm chodzi o jednowarstwową folię polistyrenową (PS) i polipropylenową (PP) do produkcji formowanych na ciepło kubków do jogurtu. Oba tworzywa termoplastyczne są zabarwione pigmentem na biało. Pomiaru folii dokonywano przy różnych temperaturach i prędkościach wydłużenia.

Więcej na ten temat w "MM Magazyn Przemysłowy" nr 11/2012