Thermoformen

Das Thermoformen ist in der Kunststofftechnik ein Verfahren, bei dem thermoplastische Kunststoffe in Form von Platten oder Folien unter Wärmeeinwirkung mittels Vakuum oder Druckluft zu unterschiedlichsten Kunststoffprodukten umgeformt werden. Andere geläufige Begriffe für das Thermoformen sind unter anderem Tiefziehen, Kunststoff Tiefziehen, Thermoforming, Vakuumtiefziehen oder Vakuumformen. Thermoformen ist generell ein sehr flexibles und variables Verfahren in der Kunststoffverarbeitung, das zu jeder Herausforderung die passende Lösung bietet. Im Laufe der letzten Jahre hat sich das Thermoformen zu einem äußerst vielseitigen Fertigungsverfahren entwickelt, das sich flexibel an die spezifischen Anforderungen unterschiedlicher Branchen und Anwendungen anpassen lässt. Bei der Verarbeitung von Kunststoffplatten oder -folien können verschiedene Umformtechniken miteinander kombiniert werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Das Grundprinzip des Verfahrens basiert fast immer auf der Umformung mit Vakuum, welches je nach Anforderung durch Druckluft und einen mechanischen Stempel ergänzt werden kann. Dadurch steht für nahezu jede geometrische oder funktionale Herausforderung eine technisch passende Lösung zur Verfügung. Das Recycling beziehungsweise die Wiederverwendung wertvoller Ressourcen gewinnen beim Thermoformen zunehmend an Bedeutung, sodass Thermoformteile nicht nur technisch und optisch überzeugen, sondern auch nachhaltig sind.

Auf dieser Seite finden Sie zunächst allgemeine Informationen rund ums Thermoformen und erfahren danach im Speziellen, wie die Thermoformung von Kunststoffplatten mittels Vakuumtiefziehen zur Herstellung technischer Bauteile auf Maß vonstatten geht.

Es gibt zwei grundlegende Unterscheidungen, in welcher Ausgangsform die Halbzeuge der thermoplastischen Kunststoffe umgeformt werden können: Kunststoffplatten oder Kunststofffolien. Ob Platten oder Folien für die Herstellung verwendet werden, ist eine grundsätzliche Entscheidung und wird durch die jeweilige Produktanwendung vorgegeben.

Nachdem Sie jetzt einen allgemeinen Einblick ins Thermoformen erhalten haben, erfahren Sie nachfolgend, welche technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten das Thermoformen von Kunststoffplatten Ihnen zur Herstellung Ihrer individuellen Kunststoffbauteile bietet.

Die Herstellung von technischen Bauteilen mittels Thermoformen basiert auf dem Erwärmen thermoplastischer Platten, die mittels Vakuum in oder über ein Thermoformwerkzeug gezogen werden. Thermoformen ist ein bewährtes Verfahren zur Herstellung anspruchsvoller Kunststoffbauteile, das insbesondere dann seine Stärken ausspielt, wenn mittelgroße bis großvolumige Bauteile mit spezifischen Anforderungen an Wandstärke, Optik und Haptik kostengünstig produziert werden sollen. So entstehen komplexe, maßhaltige Formteile, die eine hohe Oberflächenqualität und Reproduzierbarkeit gewährleisten. Dank der Leichtigkeit der thermoplastischen Kunststoffplatten in Verbindung mit hoher Stabilität lassen sich wirtschaftliche Lösungen für unterschiedlichste Branchen realisieren.

Ergänzend zu den bereits genannten generellen Vorteilen bietet das Thermoformen von Kunststoffbauteilen, die mittels Kunststoffplatten gefertigt werden, viele technische, optische und wirtschaftliche Vorteile.

Die Konstruktion von Thermoformteilen erfordert ein tiefes Verständnis für den Prozess, da zahlreiche Faktoren die Qualität und somit auch die Wirtschaftlichkeit beeinflussen. Ein entscheidender Aspekt sind die Zykluszeiten, die maßgeblich durch die Geometrie der Bauteile und der Materialausgangsstärke bestimmt werden. Optimierte Konstruktionen mit gleichmäßigen Wandstärken und gut abgestimmten Radien tragen dazu bei, die Fertigungseffizienz zu steigern. Da beim Thermoformen die Kunststoffplatte über das Werkzeug gezogen wird, ist die Materialverteilung nie völlig gleichmäßig. Tiefe Zonen und enge Radien führen zu geringeren Wandstärken, während flachere Bereiche stärker ausfallen. Dies muss bereits in der Entwicklung berücksichtigt werden, um Stabilität und Funktion sicherzustellen.

Hinterschnitte stellen eine besondere Herausforderung dar, da sie nur bedingt möglich sind und in vielen Fällen Losteile oder komplexe Werkzeugmechanismen erfordern. Entformungsschrägen sind daher ein wichtiger Bestandteil der Konstruktion. Auch Radien sollten so gestaltet werden, dass das Material gleichmäßig fließen kann, um so genannte Wulstbildungen zu vermeiden. Das Werkzeugdesign selbst beeinflusst neben der Bauteilgeometrie auch die Oberflächenqualität, da Strukturen direkt übertragen werden. Der Einsatz von Oberstempeln bietet die Möglichkeit, die Materialverteilung gezielt zu steuern und kritische Zonen zu stabilisieren. Bei besonders komplexen Geometrien kommen Losteile zum Einsatz, um Hinterschnitte zu realisieren. Deshalb ist eine enge Abstimmung zwischen Konstruktion, Werkzeugbau und Fertigung essenziell, um Funktionalität und Wirtschaftlichkeit in Einklang zu bringen. Wer diese Besonderheiten bereits in der frühen Entwicklungsphase berücksichtigt, profitiert von kürzeren Entwicklungszeiten, reduzierten Kosten und technisch wie optisch hochwertigen Bauteilen.

Zu den Konstruktionsrichtlinien, die im Folgenden näher betrachtet werden, zählen die Thermoformwerkzeuge, die Wandstärke, der Oberstempel sowie die Materialauswahl.

Im Zentrum des Prozesses stehen die Thermoformwerkzeuge, die exakt auf das Bauteil abgestimmt sind. Je nach Anforderung werden diese Werkzeuge aus Aluminium, Epoxidharz oder anderen formstabilen Werkstoffen gefertigt. Die Auswahl geeigneter Werkzeuge für das Thermoformen ist entscheidend für die Maßhaltigkeit und Wiederholgenauigkeit, die Zykluszeit und Kosten sowie das Entformungsverhalten und die Oberflächenqualität. Die Temperaturführung im Werkzeug spielt dabei eine zentrale Rolle, um die Formpräzision und die Qualität der Oberfläche sicherzustellen. In vielen Projekten zeigt sich: Billige Werkzeuge sparen nur auf den ersten Blick Kosten – langfristig führen sie häufig zu Produktionsproblemen und höheren Gesamtausgaben. Wer auf hochwertige Werkzeuge setzt, profitiert langfristig – durch mehr Effizienz, stabilere Qualität und niedrigere Stückkosten. Die Investition zahlt sich aus.

Die Wandstärke beim Tiefziehen von Kunststoff ergibt sich aus Materialausgangsstärke, Materialdehnung und Formgestaltung. Wer die physikalischen Zusammenhänge kennt und konstruktiv berücksichtigt, kann hochfunktionale Tiefziehteile mit optimaler Materialverteilung realisieren – wirtschaftlich, reproduzierbar und prozesssicher.

Beim Tiefziehen thermoplastischer Kunststoffe wird das Material durch Erwärmung in einen verformbaren Zustand gebracht und dann über ein Formwerkzeug gezogen. Im Gegensatz zum Spritzguss entsteht die Wandstärke hierbei nicht durch Einspritzung von Kunststoffschmelze, sondern durch die gezielte Materialverteilung des Halbzeugs – also der Kunststoffplatte. Das bedeutet: Die endgültige Wandstärke ist nicht überall gleich, sondern abhängig von Geometrie, Ziehverhältnis und Materialführung.

Thermoformen und Extrudieren sind zwei Verfahren, die auf den ersten Blick unabhängig voneinander funktionieren, in der Praxis jedoch eng miteinander verwoben sind. Warum also sollte sich ein Thermoformer auch mit dem Extrudieren gut auskennen? Die Antwort liegt im Materialverständnis, in der Qualitätskontrolle – und in der Prozesssicherheit.

Thermoformer, die das Extrusionsverfahren verstehen, sind klar im Vorteil: Sie können Material besser beurteilen, Prozesse optimieren und Kunden fundierter beraten. Wer sich als Komplettanbieter positionieren oder einfach nur stabiler und effizienter fertigen möchte, sollte das Know-how rund um die Plattenherstellung nicht vernachlässigen – sondern als festen Bestandteil der eigenen Prozesskette begreifen.