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Termoformado: proceso preferido para la producción de bandejas de plástico
Fases principales: calentamiento, conformado, enfriamiento y recorte
El termoformado ofrece una eficiencia inigualable en la producción de bandejas dentro de las cuatro etapas descritas anteriormente. El proceso comienza calentando selectivamente láminas de plástico hasta su temperatura dúctil, que oscila entre 150 °C y 200 °C (300 °F y 400 °F). Superar cualquiera de estas temperaturas objetivo provocaría la degradación de su integridad estructural, comprometiendo así, de forma indeseable, su zonificación térmica. Esta lámina previamente acondicionada se moldea luego mediante succión al vacío o aire comprimido sobre herramientas de aluminio de precisión. El termoplástico se enfría rápidamente para solidificar la forma y reforzar los enlaces temporales. Una vez solidificada la forma, el proceso guiado por CNC recorta todos los bordes de las láminas. Este proceso también elimina las rebabas y el material sobrante, entregando marcos terminados a los clientes potenciales. La eficiencia del proceso es tal que supera una producción de hasta 1.500 piezas por hora, siendo además más rápido que el recorte por moldeo por inyección. Todos los subproductos del recorte CNC se trituran, y el plástico bruto excedente es totalmente reciclable, lo que garantiza la sostenibilidad.
¿Formado al vacío o por presión? Un análisis objetivo
Método y ventaja de la especificación de tipo, rango de precios y adaptabilidad
Formado al vacío y bandejas poco profundas: envío en gran volumen, asequibilidad baja
Formado por presión y geometrías complejas: intrincado y con textura, asequibilidad alta
El formado por presión ofrece una solución óptima para bandejas de productos frescos a granel, poco profundas y con un precio competitivo. El potencial productivo del formado por presión frente al formado al vacío se encuentra dentro de una tolerancia de ±5 0,005 pulg. El formado por presión emplea una presión adicional de 15 a 500. Las esquinas y bordes nítidos requieren una integración fluida del diseño, y al llevar el concepto de borde hasta su máximo, el formado por presión permite incluso láminas más gruesas, hasta de 0,500 pulg., logrando así un diseño rígido.
Bandeja plástica rígida de múltiples compartimentos fabricada mediante termoformado de doble hoja
En el termoformado de doble hoja, dos láminas se forman, calientan y moldean por separado. Estas láminas se unen y sellan a lo largo de las paredes perimetrales. Este proceso se lleva a cabo mediante el uso controlado de calor y presión. El resultado es bandejas rígidas de núcleo hueco, que pueden utilizarse para la separación de alimentos, así como para la organización de dispositivos electrónicos y el embalaje de productos farmacéuticos. En comparación con la variante de una sola hoja, la construcción de doble hoja reduce el peso hasta en un 50 % y ofrece hasta tres veces mayor resistencia estructural. El termoformado de doble hoja emplea asas huecas, divisores personalizados y paredes portantes, que se fabrican integradas al proceso, en lugar de añadirse posteriormente. Estas bandejas soportan cargas estáticas de hasta 90,7 kg (200 libras) y pueden incluir hasta 12 compartimentos independientes. Dichas bandejas optimizan el espacio y reducen la carga durante el transporte.
Elegir una combinación de materiales requiere equilibrar el rendimiento, las restricciones y la circularidad. A continuación se indican algunos de los materiales fundamentales:
Claridad del material, certificación de seguridad alimentaria, resistencia a la temperatura máxima, reciclabilidad
PET, transparencia del 95 % o superior, conforme a la FDA/UE, 70 °C (158 °F), ampliamente reciclable
PP, semitranslúcido, certificado BRC/ISO 22000, 135 °C (275 °F), alta reciclabilidad
HDPE, opaco, grado alimentario global, 120 °C (248 °F), comúnmente reciclable
PVC, alta claridad, certificado LFGB, 65 °C (149 °F), reciclabilidad limitada
PS, cristalino, aprobado por la FDA, 75 °C (167 °F), baja reciclabilidad
El PET supera al resto en cuanto a exhibiciones de alimentos en tienda debido a su transparencia y resistencia al impacto. También actúa como barrera contra el oxígeno, evitando el 99 % de su ingreso, y es seguro para la exhibición de alimentos frescos durante un período que puede llegar a ser de 2 a 3 veces mayor que su vida útil habitual (Food Packaging Forum, 2023). El PP es el material preferido para alimentos congelados y para contención en entornos estériles. Es el candidato ideal para bandejas, ya que combina de forma óptima durabilidad, bajo costo y capacidad para soportar los desafíos de la cadena de frío. El HDPE es el estándar para uso industrial, establecido por su excelente resistencia química. El PVC es, en comparación con otros materiales, particularmente más difícil de manejar debido al cloro presente en su composición, junto con las estrictas restricciones aplicables a su reprocesamiento.
Información sobre la vida útil y la termoformabilidad de las bandejas de PET y PP
Además del PP, las bandejas de PET ayudan a aumentar la fecha de caducidad de las bandejas utilizadas para contener productos como queso, carnes y alimentos recién preparados en las ofertas, gracias a una mejor barrera contra la humedad y el oxígeno. La adición de termoformabilidad permite que las bandejas de PET presenten sellados ajustados al vacío y adheridos a la superficie. Asimismo, aunque las bandejas de PP son menos transparentes, también ofrecen un mayor rango de estabilidad térmica. Sin embargo, el PP presenta flexibilidad, mientras que el PET se centra más en mantener los sellados de conservación en línea y la visibilidad.
Qué debe saber antes de iniciar la producción de un molde progresivo para un sistema automatizado de fabricación de bandejas
Geometría de la cavidad, ángulos de desmoldeo y sistemas de expulsión para una producción exitosa de bandejas
El éxito en la producción de bandejas es el resultado de un sistema colaborativo que abarca tres aspectos del diseño del molde. Durante la fabricación de una bandeja, la geometría de la cavidad debe tener en cuenta el polímero seleccionado y la contracción posterior al moldeo del polímero, para lograr una consistencia uniforme. Los ángulos de desmoldeo de 1° a 3° ayudan a evitar el efecto de bloqueo por vacío y el efecto de rozamiento en la superficie desmoldeada frente a la superficie del molde. Los sistemas de expulsión deben considerar una colocación precisa de los pernos de expulsión, una distribución adecuada de la fuerza y un sistema de sincronización para evitar defectos como la deformación, las tensiones y los defectos estéticos. Cuando este sistema se combina y optimiza, el ciclo de producción se acorta hasta en un 15-20 %, manteniéndose al mismo tiempo los estándares de pérdida por desecho del 3 %, lo cual reviste una alta importancia en el embalaje de alimentos y productos médicos.
Termoformado frente a moldeo por inyección: ¿qué proceso de fabricación de bandejas plásticas debe utilizarse?
Existen tres factores decisivos que deben considerarse para elegir entre termoformado o moldeo por inyección: volumen, complejidad y costos. El termoformado consiste en calentar y dar forma a una lámina de plástico para conformar un molde. Posteriormente, las láminas se someten a vacío o a compresión para formar el molde. El termoformado es ideal para la producción de volúmenes bajos a intermedios de bandejas plásticas de baja complejidad. Estas bandejas incluyen contenedores para mariscos, contenedores agrícolas y bandejas plásticas tipo 'clamshell'. Entre las ventajas del termoformado se encuentran el bajo costo de inversión en herramientas, la facilidad para modificar las formas moldeadas y un tiempo de espera para prototipos de no más de tres semanas. Esto lo convierte en la opción óptima para SKUs temporales estacionales y aplicaciones de formato grande.
Bandejas de plástico de paredes delgadas con separadores o incluso bandejas de plástico que se unen mediante bisagras. Aquí es donde destaca el moldeo por inyección. Los costos de los moldes para moldeo por inyección son entre un 60 y un 80 % superiores a los del termoformado. Este costo puede justificarse con tan solo 10 000 unidades de bandejas moldeadas. Estos ahorros serían especialmente notorios en aplicaciones industriales de mayor volumen. En el caso de bandejas para diagnóstico de empuje y para aplicaciones biomédicas, los ahorros de costos podrían observarse incluso a partir de 100 000 unidades.
Hipotéticamente, fabricar una bandeja biomédica moldeada frente a una bandeja termoformada podría reducir el costo de la bandeja moldeada en un 40 %.
El termoformado se prioriza por su bajo costo, su menor complejidad y su adecuación para volúmenes elevados de bandejas espaciales.
El moldeo por inyección resulta más adecuado para bandejas de alta complejidad, precisión y gran volumen.
Esta es la mejor estrategia para aplicaciones con moldes.
Sección de Preguntas Frecuentes
De termogestión
El termoformado es un proceso de moldeo de láminas plásticas que calienta las láminas de plástico hasta que adquieren una forma flexible. A continuación, las láminas se someten a vacío o se comprimen para conformar el molde. Luego, se enfrían rápidamente para solidificarlas y, finalmente, se cortan para eliminar el exceso.
¿Cuál es la diferencia entre termoformado al vacío y termoformado por presión?
El termoformado al vacío utiliza únicamente succión para lograr la forma deseada, mientras que el termoformado por presión emplea aire comprimido para obtener detalles más finos y una mayor precisión.
¿Qué significan las bandejas termoformadas de doble lámina?
Las bandejas termoformadas de doble lámina son aquellas fabricadas doblando y estirando dos láminas que han sido fusionadas entre sí.
¿Cuáles son los materiales utilizados para las bandejas de plástico?
Los materiales empleados incluyen PET, PP, HDPE, PVC y PS, debido a sus distintas características, composición y adecuación general para diversas aplicaciones.
¿Cuándo debe elegirse el termoformado frente al moldeo por inyección?
El uso del termoformado está justificado para volúmenes de producción bajos a medios de bandejas que son menos complejas, mientras que el moldeo por inyección debe utilizarse para fabricar bandejas altamente complejas y variadas.