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Aplicaciones

Aplicaciones para el mundo Plástico: Máquina de termoformado


Las máquinas de termoformado transforman láminas o películas plásticas calentadas en envases rígidos, bandejas, componentes técnicos y piezas estructurales de volumen medio-grande.

El proceso típico comprende el precalentamiento del material, la deformación mediante un molde,la aplicación de vacío o presión y el enfriamiento hasta la solidificación de la forma final. La versatilidad del proceso permite el uso de múltiples polímeros (ABS, PP, PET, PVC) y geometrías complejas en tiempos de ciclo competitivos, siempre que cada fase se controle con rigor.

Necesidades:

Necesidad:

Medición de las fuerzas de moldeo y cierre

Durante el termoformado, el control de las fuerzas de sujeción y conformado es fundamental para evitar deformaciones indeseadas y garantizar la correcta distribución del material sobre el molde. La presión ejercida sobre la lámina de plástico debe ser constante y adaptarse al tipo de polímero y al diseño del molde. Las fuerzas excesivas pueden generar grietas o aplastamientos, mientras que una presión insuficiente compromete la definición de los detalles y la calidad de la superficie. Una medición precisa permite optimizar el ciclo, manteniendo parámetros constantes y reduciendo los desechos.

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Las células de carga y los sensores de deformación SL76 se instalan en la unidad de cierre o en los puntos de empuje del molde, donde miden en tiempo real las fuerzas aplicadas durante el ciclo. Las señales (4-20 mA o tensión) son procesadas por el PLC para supervisar la fuerza efectiva y activar las correcciones automáticas necesarias.
Características principales:
  • Construcción en acero inoxidable para una mayor robustez;
  • Compensación térmica para garantizar la estabilidad de la medición incluso con variaciones de temperatura;
  • Alta precisión en la detección de las fuerzas aplicadas;
  • Fiabilidad en entornos difíciles, típicos de los procesos de termoformado.

Necesidad:

Control de los circuitos de calentamiento

En el termoformado, el calentamiento de la lámina de plástico debe ser uniforme y repetible para permitir una deformación controlada. Las diferencias de temperatura entre las zonas pueden provocar espesores no homogéneos y defectos visuales. Los relés electromecánicos tradicionales, sujetos al desgaste de los contactos, no ofrecen la repetibilidad requerida en ciclos de alta frecuencia. Por lo tanto, es esencial utilizar dispositivos de estado sólido que garanticen conmutaciones rápidas, silenciosas y sin mantenimiento, con diagnóstico integrado para la supervisión de cargas y la prevención de fallos.

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Los relés estáticos GRS-H se integran en los circuitos de calentamiento de las zonas superior e inferior de la máquina, donde garantizan una gestión precisa de la energía y una regulación estable de la temperatura durante el ciclo de producción.
Características principales:
  • Arquitectura compacta con disipador integrado para instalación directa en cuadro;
  • Función de cruce por cero para una conmutación estable y precisa;
  • Diagnóstico IO-Link para un control continuo y un mantenimiento predictivo;
  • Calentamiento más uniforme y tiempos de ciclo reducidos;
  • Mayor duración de los elementos calefactores.

Necesidad:

Control del proceso de termoformado

El proceso de termoformado implica varias etapas que deben funcionar de forma perfectamente sincronizada: el precalentamiento de la lámina, la deformación sobre el molde, el mantenimiento de la presión o del vacío y el enfriamiento controlado. Cada fase requiere ajustes precisos de temperatura, tiempos y movimientos para garantizar un espesor uniforme y la ausencia de defectos. Una gestión no integrada puede generar inestabilidad, tiempos de ciclo no optimizados o variaciones de calidad entre lotes. Por el contrario, un control centralizado y flexible del proceso permite adaptar rápidamente los parámetros a los diferentes tipos de materiales y productos, reduciendo los desechos y los tiempos de configuración.

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La plataforma G-Mation, con CPU P6 y módulos G3 EtherCAT, permite el control integrado de la temperatura, el movimiento y la presión a lo largo de todo el ciclo de termoformado. El sistema gestiona recetas y parámetros desde una única interfaz, con visualización en paneles W55 a través de un servidor web integrado.
Características principales:
  • PID internos para el control de las zonas térmicas;
  • Módulos de E/S remotos para la gestión en tiempo real de actuadores y sensores;
  • Arquitectura abierta compatible con aplicaciones Docker;
  • Integración con sistemas MES y funciones de mantenimiento predictivo;
  • Mejora de la calidad y del OEE global.

Necesidad:

Control de la presión del aire del circuito de conformado

Durante el moldeo a presión, el aire comprimido es el medio principal para moldear el material contra el molde y garantizar una reproducción fiel del perfil. La presión debe controlarse de forma dinámica: un valor demasiado alto puede deformar o perforar la lámina, mientras que una presión insuficiente provoca defectos dimensionales o un moldeo incompleto. La estabilidad de la presión influye directamente en la calidad del producto, la repetibilidad del ciclo y la duración de los moldes. Por lo tanto, es indispensable disponer de un sistema de medición robusto y preciso, capaz de proporcionar una retroalimentación constante al control de la máquina.

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Los sensores de presión KS, con tecnología de película gruesa, se instalan en las líneas de aire comprimido del circuito de conformado para detectar la presión en tiempo real. La señal analógica (4-20 mA o 0-10 V) es gestionada por el PLC para controlar la válvula proporcional que regula el flujo de presión.
Características principales:
  • Estructura compacta de acero inoxidable para una gran robustez y una fácil integración.
  • Versión KS-I con IO-Link para diagnóstico avanzado y supervisión del estado;
  • Compatibilidad con circuitos de seguridad gracias a la certificación SIL2.

El principio de funcionamiento

El ciclo de termoformado comienza con el precalentamiento de la lámina de plástico, que se lleva a una temperatura cercana al punto de transición vítrea del material, lo que la hace maleable pero no fundida. A continuación, la lámina calentada se transfiere a la estación de conformado, donde adopta la forma del molde gracias a la acción combinada del vacío, la presión y, en algunos casos, el empuje mecánico. En esta fase, la distribución de la temperatura y el control de la deformación son fundamentales para garantizar un espesor homogéneo y evitar defectos como pliegues,colapsos o adelgazamientos localizados. El sistema de conformado puede ser al vacío, en el que se elimina el aire del molde para que el material se adhiera a las paredes, o a presión, en el que el aire comprimido empuja la lámina hacia el molde, lo que garantiza una mayor definición de los detalles. Algunas máquinas combinan ambas técnicas, utilizando también un pistón o una contramatriz para preestirar el material y mejorar la distribución del polímero. Una vez formada la pieza, el enfriamiento controlado del molde estabiliza la geometría y permite desmoldar la pieza, que posteriormente puede ser recortada o perforada. Todo el proceso es cíclico y automatizado, y requiere un control preciso de la temperatura, la presión, el vacío y el movimiento de los ejes para garantizar una productividad y una calidad constantes.

Necesidades y tecnología

Las máquinas de termoformado requieren un control preciso y coordinado de todas las variables del proceso para garantizar una calidad constante y máxima productividad. Es fundamental medir con precisión las fuerzas de cierre y conformado para mantener un espesor uniforme, reducir los desechos y prevenir defectos estructurales. La regulación térmica debe garantizar un calentamiento homogéneo de las láminas, evitando diferencias de temperatura que puedan comprometer la distribución del material y la calidad superficial de la pieza.
Un control centralizado del proceso permite sincronizar las fases de calentamiento, conformado, enfriamiento y corte, adaptándose rápidamente a diferentes materiales y geometrías, optimizando los tiempos de ciclo y la eficiencia energética. Del mismo modo, la presión del aire de conformado debe ser constante y estable para evitar deformaciones o imperfecciones en los productos acabados.
Las tecnologías de Gefran —plataforma G-Mation, células de carga LDK, relés estáticos GRS-H y sensores de presión KS— ofrecen soluciones integradas, escalables y fiables. Gracias al diagnóstico avanzado y al mantenimiento predictivo, garantizan una mayor eficiencia, seguridad y calidad en el proceso de termoformado. Gefran también ofrece una gama completa de plataformas y controladores, sensores de presión y posición, y soluciones modulares que se integran fácilmente en cualquier instalación, garantizando la continuidad operativa y una calidad constante a lo largo del tiempo.

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