التشكيل بالتفريغ الهوائي: الآلة والمواد وعملية التصنيع

يُالتشكيل بالتفريغ الهوائي هو عملية تصنيع أساسية تلعب دورًا كبيرًا في تشكيل مستقبل صناعة تشكيل البلاستيك.

ولتحقيق عملية تصنيع عالية الجودة، لا بد من الالتزام بخطوات الإنتاج واختيار المواد والماكينات المناسبة بعناية.

تقدم المقالة التالية منظورًا معمقًا حول تقنية التشكيل بالتفريغ الهوائي لمساعدتك على فهم التفاصيل المهمة بسرعة.

فلنبدأ الاستكشاف الآن!

١. ما هو التشكيل بالتفريغ الهوائي

يُعد التشكيل بالتفريغ الهوائي عملية تصنيع شائعة نظرًا لسهولة تشغيلها وتكلفتها المنخفضة ومرونتها في تصميم المنتجات.

في التشكيل الصناعي بالتفريغ الهوائي، يتم تسخين لوح بلاستيكي حتى يصبح لينًا وقابلًا للتشكيل، ثم يُوضع فوق قالب باستخدام ضغط التفريغ  لتشكيل جسم ثلاثي الأبعاد.

وقد أصبحت هذه العملية من العمليات الأساسية في العديد من مجالات الحياة، حيث تُمكّن من تصميم أشكال مخصصة بسهولة ويسر.

يمكن أن تكون تقنية التشكيل بالتفريغ الهوائي متوافقة مع العديد من أنواع المواد البلاستيكية المختلفة، كما أنها مناسبة لمجموعة متنوعة من مستويات الإنتاج. وتُعد هذه التقنية الخيار الأمثل للعديد من المصنّعين الذين يبحثون عن حلول تصنيع موثوقة وفعّالة من حيث التكلفة.

٢. عملية تصنيع التشكيل بالفراغ

تتطلب عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي الفعّالة الالتزام الدقيق بعدد من الخطوات المهمة.لنستعرض هذه الخطوات فيما يلي.

٢.١. تصميم القالب

القالب هو الجزء الذي يتم من خلاله تحديد شكل المنتج النهائي. وبحسب متطلبات المشروع، وقد تختلف المواد المستخدمة في تصنيع القوالب مثل الخشب أو الألمنيوم وغيرها. يجب أن يحتوي القالب على زوايا ميلان مناسبة (انحدارات) لتسهيل إخراج البلاستيك المشكّل منه. يُشترط أن يكون سطح القالب ناعمًا وخاليًا من العيوب، إذ إن أي خلل سينتقل مباشرة إلى المنتج النهائي. وفي حالة التصاميم المعقدة، يُنصح بإضافة فتحات تهوية صغيرة للسماح بخروج الهواء المحبوس.

٢.٢. اختيار صفائح البلاستيك

هناك عدة عوامل يجب مراعاتها عند اختيار صفيحة البلاستيك  مثل السماكة المناسبة  ونوع المادة ومقاومة الصدمات والمرونة وخصائص أخرى. من المواد الشائعة المستخدمة: الأكريلونيتريل بوتادين ستايرين والاكريليك والبولي ايثيلين تيريفثالات وغيرها. يجب قطع الصفائح إلى الحجم المناسب والتأكد من أنها نظيفة وخالية من الغبار أو الأوساخ التي قد تؤثر على جودة السطح النهائي.

٢.٣. تثبيت صفائح البلاستيك

يجب في عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي تثبيت اللوح البلاستيكي داخل إطار تثبيت لمنعه من التحرك أثناء التسخين والتشكيل. من المهم جدًا التأكد من أن اللوح البلاستيكي مُثبت بشكل متساوٍ ومحكم لتفادي التسخين غير المتكافئ أو حدوث تشوهات في الشكل النهائي.

٢.٤. تسخين صفائح البلاستيك

يتم وضع اللوح البلاستيكي في فرن حيث يُسخَّن حتى يصل إلى درجة حرارة التشكيل. تساعد هذه الخطوة في عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي على تليين البلاستيك، مما يجعله أسهل في التشكيل. تختلف درجة الحرارة المطلوبة حسب نوع المادة المستخدمة. ويجب الحذر من التسخين الزائد لأنه قد يؤدي إلى ترقق البلاستيك بشكل مفرط أو حتى إلى تكوّن فقاعات هوائية.

ويُفضل استخدام مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لمراقبة درجة حرارة اللوح بدقة. 

٢.٥. التشكيل فوق القالب

بمجرد تسخين اللوح البلاستيكي يتم وضعه بسرعة فوق القالب. ويقوم نظام التفريغ الهوائي بإزالة الهواء بين اللوح والقالب وفي هذه المرحلة يتطابق البلاستيك تمامًا مع شكل القالب المصمم  وتتطلب هذه الخطوة الإسراع في تشكيل اللوح قبل أن يبرد.  يجب التأكد من أن نظام التفريغ الهوائي يعمل بكفاءة لضمان إتمام عملية التشكيل في الوقت المناسب وبشكل كامل.

٢.٦. تبريد البلاستيك المُشكل

يُترك البلاستيك المُشكل ليبرد بينما لا يزال على القالب. يمكن تسريع عملية التبريد باستخدام المراوح أو أنظمة الرش بالماء ولا ينبغي إزالة البلاستيك قبل أن يبرد تمامًا لأن ذلك قد يؤدي إلى حدوث التواءات أو تشوهات في الشكل النهائي.

٢.٧. القطع والتشطيب

يتم قطع المواد الزائدة حول حواف المنتجات باستخدام أدوات القطع أو ماكينات التحكم الرقمي وقد يخضع المنتج النهائي لعمليات تشطيب إضافية مثل الصنفرة أو الطلاء و يُوصى باستخدام أدوات قطع حادة لضمان حواف نظيفة ومظهر جمالي بعد القص ويفضل في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية استخدام حلول تشذيب أوتوماتيكية.

٢.٨. فحص الجودة

يتم في نهاية عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي  فحص المنتج النهائي للتأكد من خلوّه من العيوب مثل الأسطح غير المستوية أو الفقاعات الهوائية أو الأبعاد غير الدقيقة ولضمان أعلى جودة  يمكن للمصنّعين إنشاء نقاط تفتيش لمراقبة الجودة في مراحل مختلفة من العملية لرصد المشكلات ومعالجتها في وقت مبكر.

٣. ما هي المواد التي يمكن استخدامها في التشكيل بالتفريغ الهوائي

يُعد التشكيل بالتفريغ الهوائي مناسبًا لعدد كبير من أنواع اللدائن الحرارية. حيث يتميز كل نوع من المواد بخصائص وفوائد محددة تجعله مناسبًا لتطبيقات مختلفة. فيما يلي قائمة ببعض المواد البلاستيكية الشائعة الاستخدام في هذه العملية:

• أكريلونيتريل بيوتادايين ستايرين: تُظهر منتجات التشكيل بالتفريغ الهوائي المصنوعة من بلاستيك أكريلونيتريل بيوتادايين ستايرين دائمًا متانة عالية و مقاومة جيدة للصدمات. كما يتميز هذا النوع من البلاستيك بمقاومة ممتازة للحرارة وخصائص تشكيل حراري ممتازة تجعله مناسبًا للأشكال المعقدة.
• بولي كربونات: يُعرف بولي كربونات بمتانته وشفافيته.وتتميز المنتجات المُشكلة بالتفريغ الهوائي من مادة  بولي كربونات بمقاومة عالية للحرارة، مع الحفاظ على شفافية بصرية جيدة ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة.
• بولي ايثيلين تيريفثالات: تتمتع مادة بولي ايثيلين تيريفثالات بمقاومة حرارية ملحوظة وتتميز المنتجات المصنّعة بتقنية التشكيل بالتفريغ الهوائي من بولي ايثيلين تيريفثالات بشفافية جيدة، مما يسمح بعرض واضح للمنتج الموجود بداخلها. 
• البوليسترين عالي المقاومة للصدمات : يُستخدم هذا النوع بشكل شائع في عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي حيث يُمكّن من إنتاج منتجات متينة مع تحقيق وفرة كبيرة في الوزن.
  
• بولي فينيل كلورايد: باعتباره من أقوى المواد المقاومة للعوامل الجوية، يُستخدم البولي فينيل كلورايد بشكل شائع في مجالات البناء واللافتات والأغراض الصناعية وفي عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي، غالبًا ما يستخدم المصنّعون البولي فينيل كلورايد  الصلب.

٤. ما هي الآلات المستخدمة في التشكيل بالتفريغ الهوائي

لضمان عملية تشكيل بالتفريغ الهوائي تكون فعالة وآمنة، لا بد من استخدام المعدات المناسبة لاحتياجاتك. فيما يلي بعض أنواع الماكينات التي يُنصح باختيارها للحصول على عملية تشكيل عالية الجودة:

٤.١. آلة التشكيل بالتفريغ الهوائي بالطريقة اليدوية

يُعد هذا النوع من الماكينات شائعًا إلى حد كبير نظرًا لبساطته. كما أنه معروف أيضًا بتكلفته المنخفضة وملاءمته لعمليات التشكيل والإنتاج الصغيرة. في هذا النوع من الماكينات  يتولى المشغّل متابعة العملية بالكامل لضمان سيرها بسلاسة وتحقيق نتائج ناجحة في تصنيع المنتج.

عند استخدام الآلة اليدوية، من الضروري توفير موارد بشرية دائمة لتشغيلها، ما يضمن تسخينًا ثابتًا ويمنع حدوث أضرار غير ضرورية في أثناء التشكيل.

٤.٢. آلة التشكيل بالتفريغ الهوائي شبه الأوتوماتيكية

تُشغَّل الماكينات شبه الأوتوماتيكية من خلال الدمج بين التحكم اليدوي وبعض الميزات الأوتوماتيكية. حيث تعتمد بعض وظائف الماكينة على برامج مُسبقة الإعداد، بالتوازي مع مراقبة المشغّل للعملية. ويُستخدم هذا النوع عادة في عمليات الإنتاج متوسطة الحجم.

لضمان جودة ثابتة، من المهم أن يمتلك العامل فهمًا جيدًا لإعدادات المعلمات التلقائية والتحكم بها بدقة.

٤.٣. آلة التشكيل بالتفريغ الهوائي الأوتوماتيكي بالكامل

يستخدم في عمليات الإنتاج الكبيرة ماكينات التشكيل بالتفريغ الهوائي الأوتوماتيكي بالكامل بهدف تقليل الاعتماد على العمالة  وتوفّر هذه الماكينات مستوى عاليًا من التشغيل الآلي حتى مع التصاميم المعقدة.  تُسهم البرامج المُعدة مسبقًا في إنتاج منتجات متسقة من حيث الجودة والشكل  مع تقليل تكاليف العمالة.

من الهام ايضَا إلى جانب هذه المزايا الاهتمام بالصيانة الدورية ومعايرة الماكينة بانتظام.  تُساعد هذه الإجراءات في ضمان أن جميع الوظائف الأوتوماتيكية المرتبطة بالتسخين وضغط التفريغ الهوائي تعمل بكفاءة تامة.

٤.٤. آلة التشكيل بالضغط

الوظيفة الرئيسية لهذا النوع من الماكينات هي زيادة ضغط الهواء أثناء عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي.  يساهم الضغط الإضافي في تمكين العملية من الوصول إلى تصاميم أكثر دقة وجودة عالية  وتُعد هذه الماكينة الأنسب لإنتاج الأجزاء التي تحتوي على حواف حادة  وملمس دقيق وتفاصيل دقيقة.

يتطلب اقتناء ماكينة عالية الجودة استثمارًا أوليًا معينًا لضمان أداء جيد ومستقر على المدى الطويل.  كما أن استخدام قوالب ذات جودة عالية يساعد على تحقيق أقصى درجات الدقة والتفصيل في التصاميم المعقدة أثناء عملية التشكيل.

٤.٥. ماكينة التشكيل بالتفريغ الهوائي بنظام الدوران

تحتوي هذه الماكينات على منصة دوّارة تُساهم في تقليل وقت التشغيل وتسمح باستخدام عدة قوالب بشكل متسلسل. وفي الإنتاج واسع النطاق، يساعد هذا النوع من الماكينات في توفير الوقت وتخفيض تكاليف العمالة، مع تحقيق دقة عالية في التشكيل.

يمكن تحسين كفاءة العملية من خلال ضبط مواضع القوالب وسرعة الدوران بهدف تقليل زمن الدورة دون التأثير على الجودة.
ويجب أيضًا مراقبة محاذاة القوالب بدقة لتفادي حدوث أي تشوّه في المنتج.

٥. ما هي مزايا وعيوب التشكيل بالتفريغ الهوائي

٥.١. مزايا التشكيل بالتفريغ الهوائي

•  فعّالية من حيث التكلفة
  يُقال إن التشكيل بالتفريغ الهوائي يُعدّ من أكثر طرق التصنيع فعالية من حيث التكلفة، إذ إنه مناسب لعمليات الإنتاج بكميات قليلة إلى كميات كبيرة.
  وتُعد تكاليف تجهيز القوالب أقل بكثير مقارنة بتلك المُرتبطة بعمليات القولبة بالحقن، حيث يمكن تصنيع القوالب من مواد منخفضة التكلفة مثل الخشب أو الألمنيوم. أما بالنسبة للمؤسسات الصغيرة التي ترغب في تصميم عبوات خاصة بمنتجاتها، فإن التشكيل بالتفريغ الهوائي لا يتطلب استثمارًا كبيرًا في قوالب أو آلات باهظة الثمن، مما يُتيح لها الاستفادة من هذه التقنية دون تحمل عبء مالي كبير في البداية.
•  سهولة التشغيل

تُعد عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي بسيطة نسبيًا من حيث تجهيز الماكينة للتشغيل  وبحسب الاحتياجات، يمكن للمُصنّع اختيار نوع الماكينة المناسب  ويمكن تنفيذ هذه العملية بشكل يدوي بالكامل أو شبه أوتوماتيكي أو أوتوماتيكي بالكامل.
بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه العملية لا تتطلب مهارة عالية أو خبرة كبيرة من المشغّل، بل تتطلب فقط قدرًا من الدقة والانتباه. بالنسبة للعلامات التجارية الصغيرة، يمكن تنفيذ عملية التشكيل يدويًا من خلال إجراءات بسيطة.
أما في حالات الإنتاج الكمي فيمكن أتمتة العملية بالكامل، مما يجعل الإنتاج أسهل من أي وقت مضى.

•  سهولة تشكيل الأشكال المختلفة
  يتم تصنيع منتج التشكيل بالتفريغ الهوائي اعتمادًا على شكل القالب الذي يتم تصميمه منذ البداية.  ويمكن تعديل هذه القوالب أو حتى تغيير شكلها حسب احتياجات الإنتاج في كل مرحلة، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لتصنيع منتجات بأشكال متنوعة بسهولة، سواء كانت بسيطة أو معقدة. 

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل بعض معلمات التشكيل في الماكينة إذا لزم الأمر لتتناسب مع متطلبات المنتج.  فعلى سبيل المثال، إذا تطلب الأمر تغيير شكل المنتج، يمكن للمُصنّع القيام بتركيب القالب المناسب لذلك.

 توافق مع مجموعة واسعة من المواد

يوسّع التشكيل بالتفريغ الهوائي من فرص التصنيع لأنه يتوافق مع مجموعة واسعة من المواد البلاستيكية المتوفرة في السوق.
فهو يتيح تشكيل العديد من أنواع البلاستيك ذات الخصائص والسماكات والأشكال المتنوعة، مما يمكّن المصنّعين من إنتاج منتجات تتراوح بين البسيطة والمعقدة. ويُعد ذلك ميزة كبيرة في التطبيقات المعقدة مثل ديكورات المنازل وقطاع السيارات.

٥.٢. عيوب التشكيل بالتفريغ الهوائي

• سُمك المادة محدود
  يُعد التشكيل بالتفريغ الهوائي أكثر فاعلية عند استخدام صفائح بلاستيكية رقيقة.  فاستخدام مواد أكثر سُمكًا قد يؤدي إلى تسخين غير منتظم وصعوبات في تشكيل الشكل المطلوب. 

ومن أفضل الحلول هو أن يستخدم المُصنّعون صفائح بلاستيكية ذات سُمك مناسب، بما يضمن توزيعًا متساويًا للحرارة على المادة.  أما في حالة استخدام المواد السميكة، فيجب النظر في استخدام طرق تشكيل بديلة مثل التشكيل بالضغط أو القولبة بالحقن.

• احتمالية التشوّه
  قد يحدث الالتواء إذا لم يتم تنفيذ بعض الخطوات بشكل صحيح، مما يؤدي إلى تشوّه في المنتج وزيادة في هدر المواد.

ولمواجهة هذا الخطر، يجب الانتباه بعناية إلى بعض الخطوات، مثل التأكد من تثبيت الصفيحة البلاستيكية بإحكام على القالب، وضمان الاستقرار الحراري، وتجنّب فك المنتج من القالب قبل أن يبرد تمامًا.

٦. ما هي التطبيقات الرئيسية للتشكيل بالتفريغ الهوائي

التشكيل بالتفريغ الهوائي عملية تصنيع متعددة الاستخدامات تُستخدم في العديد من الصناعات. فيما يلي أبرز تطبيقاتها الرئيسية:

٦.١. التغليف

يُعد التشكيل بالتفريغ الهوائي طريقة جيدة لتصنيع عبوات خفيفة الوزن، منخفضة التكلفة وتوفّر حماية عالية.
يلبّي التشكيل بالتفريغ الهوائي احتياجات الإنتاج الضخم في تطبيقات التغليف، بما في ذلك تغليف المواد الغذائية ومستحضرات التجميل والمجوهرات وحتى الأجهزة الإلكترونية. وتتميّز هذه العبوات بوضوح المنتج بداخلها، والمرونة العالية في تخصيصها لتناسب أنواعًا مختلفة من المنتجات.

٦.٢. صناعة السيارات

يمكن لعملية التشكيل بالتفريغ الهوائي أن توفّر منتجات خفيفة الوزن وفي الوقت نفسه قوية ومتينة.  وفيما يخص أجزاء السيارات، فإن تقليل الوزن يُساهم في تحسين كفاءة استهلاك الوقود.

وقد استفاد العديد من مصنّعي السيارات من هذه الطريقة بشكل سريع لتصنيع مكونات داخلية وخارجية للسيارة مثل لوحات العدادات والمقابض وتكسية المقاعد، وغيرها.

٦.٣. الصناعة الطبية

تساعد عملية التشكيل بالتفريغ الهوائي في إنتاج المنتجات الطبية القابلة للاستخدام لمرة واحدة بسرعة وذلك لتلبية الطلب الكبير والمتزايد في قطاع الرعاية الصحية. وتشمل بعض التطبيقات الشائعة:  القوالب البلاستيكية القابلة للتخلص منها  والصواني الطبية ومعدات الحماية مثل الدروع الواقية للوجه والقفازات.

٦.٤. عرض المنتجات

يُعد التشكيل بالتفريغ الهوائي الحل الأمثل لصناعة صواني العرض والرفوف الخاصة بمتاجر التجزئة التي تبيع مستحضرات التجميل أو الألعاب أو المنتجات الإلكترونية ذات العلامات التجارية.

٦.٥. السلع الاستهلاكية

يُعد التشكيل بالتفريغ الهوائي خيارًا إنتاجيًا بسيطًا وسريعًا ومنخفض التكلفة للأجهزة المنزلية ولعب الأطفال.  وبفضل هذه الطريقة، يمكن للمُصنّعين إنتاج منتجات بتصاميم وأشكال متنوعة لتلبية الاحتياجات المتغيرة للمستهلكين باستمرار.

بالإضافة إلى ذلك، فإن التوفير في تكاليف الإنتاج يساعد المُصنّعين على تسعير المنتجات بشكل تنافسي، مما ينعكس إيجابًا على كفاءة الأعمال والربحية.

٧. الأسئلة الشائعة حول التشكيل بالتفريغ الهوائي

•  كيف يختلف التشكيل بالتفريغ الهوائي عن تقنيات التشكيل الحراري الأخرى؟

يتميز التشكيل بالفراغ ببساطته، حيث يعتمد فقط على ضغط الفراغ لسحب الصفيحة البلاستيكية فوق القالب. على عكس تقنيات التشكيل الأخرى التي قد تستخدم ضغطًا مزدوجًا أو طرقًا أكثر تعقيدًا، فإن التشكيل بالتفريغ الهوائي مثالي للتصاميم البسيطة والإنتاج منخفض التكلفة. كما أنه أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة في مختلف مستويات الإنتاج.

• هل يمكن استخدام التشكيل بالتفريغ الهوائي في النماذج الأولية؟

يتميّز التشكيل بالتفريغ الهوائي عن غيره من تقنيات التشكيل الحراري ببساطته واعتماده فقط على ضغط التفريغ لتشكيل الصفائح البلاستيكية، مما يجعله مثاليًا للتصاميم البسيطة والإنتاج منخفض التكلفة. ويُعتبر التشكيل بالتفريغ الهوائي أسرع وأكثر توفيرًا من حيث التكلفة في جميع مستويات الإنتاج، سواء الصغيرة أو الكبيرة.

• ما هي المنتجات اليومية المصنوعة باستخدام التشكيل بالتفريغ الهوائي؟
  هناك العديد من المنتجات التي نستخدمها يوميًا يتم تصنيعها باستخدام هذه التقنية. على سبيل المثال: صواني تغليف الطعام، عبوات تغليف الإلكترونيات، الألواح الداخلية للسيارات، أغلفة بلاستيكية لأجهزة مثل صانعات القهوة والدروع الواقية للوجه

٨. الخاتمة

يُعد التشكيل بالتفريغ الهوائي من التقنيات الضرورية في التصنيع الحديث، إذ يُعتبر من أكثر العمليات فعالية من حيث التكلفة لإنتاج منتجات بلاستيكية عالية الجودة. وتكمن أبرز مزاياه في انخفاض التكلفة وتوافقه مع مجموعة واسعة من المواد، إضافة إلى خفة وزن المنتجات النهائية مع الحفاظ على مستوى جيد من المتانة.

تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في قطاعات التغليف وصناعة السيارات والمجال الطبي وقطاع التجزئة، بما في ذلك التطبيقات في مجال السيارات. وبفضل التقدم التقني، يوفر التشكيل بالتفريغ الهوائي مزايا تشغيلية ويساهم في تقليل تكاليف العمالة. ومن المتوقع أن يستمر في لعب دور رئيسي في عمليات النمذجة والإنتاج الكمي ضمن بيئات التصنيع المتطورة.

تفخر شركة اي يو بي ايجيبت بكونها رائدة عالميًا في تقديم حلول المواد البلاستيكية عالية الجودة، لا سيما المركبات البلاستيكية وفيلر ماستر باتش .وبفضل خبرة تمتد لأكثر من 17 عامًا، نعتز بثقة مصنّعي البلاستيك حول العالم في شراكتنا. تواصل مع اي يو بي ايجيبت  الآن لاختيار المادة البلاستيكية المثلى لمشروعك.