Leitfaden für Anfänger zum CNC-Schneiden für Kunststoff- und Schaumstoffverpackungen

So ziemlich jedes Produkt, das wir kaufen, wird in irgendeiner Form von Gehäuse oder Verpackung geliefert, die einen eigenen Satz von Herstellungsprozessen erfordert. Im Laufe der Jahre erfordern diese Verpackungen und Kisten konsistente Designs, die oft unter Berücksichtigung der Passform und Geometrie des Produkts hergestellt werden. Heutzutage sind die meisten Verpackungsanlagen für Effizienz und kürzere Produktionszeiten automatisiert. Verpackungsmaschinen werden mit CNC-Maschinen gesteuert, wodurch die Arbeitskosten gesenkt werden können.

Verschiedene Arten von CNC-Technologien wie Stanzen und Fräsen (unter anderem) haben jedoch auch an dieser Front viel zu bieten und ermöglichen eine Reihe von Designvorteilen. Dieser spezielle Artikel konzentriert sich eher auf diese Schneidetechnologien als auf CNC-gesteuerte Verpackungsmaschinen.

Vorteile gegenüber anderen Methoden

Wenn es um Verpackungen geht, haben die Oberfräsen, Fräsen, Schneidemaschinen usw. einige entscheidende Vorteile gegenüber anderen Arten von Technologien. In Bezug auf die Hochgeschwindigkeitsproduktion in kleinen Stückzahlen werden diese CNC-Maschinen beispielsweise im Vergleich zu Spritzguss und additiver Fertigung weitaus mehr für Ihr Geld einbringen. Während AM in bestimmten Fällen billiger sein kann, ist es viel langsamer und oft weniger genau. Auch die Verpackung muss durchgängig konsistent und einheitlich sein, was Router und Mühlen besser können.

Spritzgießen ist möglicherweise nur für hohe Stückzahlen geeignet und kann daher bei Kleinserien zu unnötigen Kosten führen. Das Spritzgießen erfordert, wie der Name schon sagt, eine Form, die zeitaufwändig sein kann (in bestimmten Fällen Wochen oder sogar Monate). Während Spritzguss bei diesen größeren Mengen billiger ist, können die Vorabkosten für die Form diese Einsparungen im Vergleich zu Routern in den Schatten stellen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal, über das einige CNC-Tische verfügen, ist die Fähigkeit, die genaue Form des Produkts zu digitalisieren. Auf diese Weise wird die spätere Beilagen- oder Packungsproduktion wesentlich einfacher. Dies ist besonders nützlich bei der Programmierung von Produkten mit komplexen Formen.

Andererseits ist festzuhalten, dass subtraktive CNC-Verfahren nicht immer der geeignete Weg sind. Da das Verpacken oft bedeutet, einen Raum zu schaffen, in dem das Hauptprodukt liegen und ruhen kann, würden große Produkte, die tiefere Schnitte erfordern, mehr Abfall am Materialblock und mehr Zeitaufwand für das Schneiden ihrer Form durch subtraktive Produktionsmethoden bedeuten. In diesen Fällen kann eine andere Herstellungsmethode geeigneter sein.

Ebenso sind nicht alle CNC-Maschinen für alle Arten von Verpackungen geeignet, wie wir weiter unten behandeln werden. Benutzer müssen wissen, was sie von einer Maschine erwarten, und dann entscheiden, welche Maschine sie kaufen möchten, aber die beste Wahl ist ein vielseitigeres System wie eine hybride Mehrzweckfräse, die eine Reihe verschiedener Schneidoptionen bietet. CNC-Maschinen mit einer ausreichend großen Bandbreite können möglicherweise Kunststoffe, Schaumstoffe, Holz und alle anderen Materialien verarbeiten, die für ihre Verpackungsanforderungen in Frage kommen.

Kunststoffpaletten und -behälter für Außenverpackungen

Viele Unternehmen verwenden Kunststoffpaletten für die Außenverpackung, wenn sie allgemeinere Gegenstände transportieren. Bestimmte Formen, in denen Pakete vorkommen, wie Blöcke und Würfel, sind universeller. Dadurch können solche Paletten sogar über verschiedene Transportsendungen hinweg für eine Reihe von Produkten verwendet werden, die zu ihnen passen. Was CNC-Schneiden in diesem Bereich bietet, sind Verbesserungen der älteren Produktionsprozesse.

Unternehmen wie Graco Packaging verwenden in ihrem täglichen Betrieb mehrere Jahre lang eine Charge derselben Paletten. Diese wurden mit einem CNC-Fräser hergestellt und passen genau zu den komplizierten Abmessungen des Teils. Sie halten viel länger als solche, die aus anderen Verfahren hergestellt werden, und ihre Kundenunternehmen neigen dazu, sie für alle ihre Verpackungs- und Transportanforderungen zu verwenden.

Andere Verpackungsprojekte erfordern möglicherweise eine umfassendere Lösung, die das Produkt vollständig umhüllt. In diesen Fällen können sie die Verwendung von Kunststoffbehältern verwenden. Gewellter Kunststoff ist eine solche Lösung, da er flexibel, haltbar und leicht zu einer Vielzahl von Formen verarbeitet werden kann. Schneiden und Wasserstrahlen sind gängige Methoden, um solche Aufbewahrungsmöglichkeiten zu schaffen.

Für aufwändigere Verpackungs- und Transportvorgänge verwenden Sie am besten hochschlagfeste Kunststoffe. Jede Fracht, die in ein Flugzeug oder einen Metallcontainer befördert werden muss, sollte viel stärker sein und erfordert eine 5-Achsen-Maschine, um sie zu schneiden. Die Einstellungen und Werkzeuge können von Kunststoff zu Kunststoff variieren. Beispielsweise kann PET auf verschiedene Arten formuliert werden, beispielsweise in unverstärkter oder glasfaserverstärkter Form. Am besten schaust du nach, mit welchem ​​Material du es zu tun hast und welche Spindeldrehzahl, Spannut und Werkzeuge du benötigst, um es präzise zu bearbeiten.

Überlegungen zu Schaumstoffeinlagen

Die Verpackung bezieht sich nicht nur auf die Umverpackung selbst, sondern kann auch Einlagen und Schaumstoff-Innenhüllen umfassen, wie dies häufig bei Werkzeugen und Elektronik der Fall ist. Für solche komplexeren Verpackungszwecke gibt es eine ganze Reihe von Materialien, die Schneide-, Fräs- und Fräsmaschinen verarbeiten können. Unterschiedliche Materialien und Anwendungen erfordern jedoch unterschiedliche CNC-Maschinen für unterschiedliche Materialien.

Kunststoffverpackungen sind wahrscheinlich die häufigste Art und Weise, wie CNC-Schneidwerkzeuge für Verpackungen verwendet werden. Sehr oft sind dies Materialien wie der übliche Verpackungsschaumstoff, den man in Kartons sieht, um Transportschäden zu vermeiden. Diese Verpackungsmaterialien können aus Polyurethan (PU)-Schaum, Polyethylen (PE) oder anderen ähnlichen gebräuchlichen Kunststoffen bestehen. Zum Beispiel ist PU ziemlich hart und hat eine hohe Dichte, und daher ist ein Fräser perfekt für den Job.

Andererseits ist PE-Schaum leichter und vergleichsweise weniger steif, sodass Fräser zwar einreißen, bei unsauberen Schnitten in diesem leichten Material aber auch mangelhaft sein können. Es ist nicht ratsam, solche leichteren Schaumstoffe mit einem Fräser zu schneiden, da dies das Endergebnis beschädigen und auch ästhetisch unansehnlich machen kann. PE und andere leichte Schäume erfordern spezielle Werkzeuge, wie z. B. Messerklingen.

Es ist am vorteilhaftesten, eine Mehrzweckmaschine mit den richtigen Werkzeugen zu verwenden, die zum Schneiden aller Arten von Schaumstoff programmiert sind. Dies kann ein Glücksfall für die Lösung von Fragen sein, die bei der Schaumverarbeitung auftreten können, und ermöglicht einen vielseitigeren Produktionsprozess.

Dies kann CNC-Tische mit entweder einer Doppel- oder einer Dreifach-Z-Achse umfassen, die mit einer Frässpindel und einem oder zwei verschiedenen Messern in ihrem Arsenal konfiguriert werden können. Maschinen mit einer Triple-Z-Konfiguration können auch Wellpappe schneiden und rillen. Eine Kombination aus einer speziellen Spindel (entweder Schnellspanner oder Spannzange) zusammen mit einem oszillierenden oder tangentialen Messer erleichtert das Schneiden verschiedener Schaumstoffarten, einschließlich geschlossen- oder offenzelligem PE. Diese Mehrzweck-CNC-Maschinen sind ideal für kleine Produktionsserien und können für das Prototyping entscheidend sein.

Als nächstes ist die Auswahl des Router-Bits ein entscheidender Teil der Einrichtung. Ein Fräser mit Aufwärtsspirale ermöglicht das Aufbringen einer Aufwärtskraft auf das Material, was dazu führen kann, dass es sich anhebt und unerwünschte Konturen oder Schnitttiefen erzeugt, sodass er nicht für jede Situation ideal ist.

Umgekehrt könnte der Abwärtsspiralbohrer das Material nach unten drücken, was dann zu mehr Materialverlust als erwünscht führt. Dies hinterlässt beim Schneiden des Profils eine größere Tasche oder einen kleineren Teil. Die meisten Schaumstoffe eignen sich gut für eine Maschine mit einem zweischneidigen geraden Schneidegerät. Dies übt nur eine geringe radiale Kraft auf das Material aus und schneidet das Teil mit minimaler Verzerrung und hinterlässt eine gute, glatte Oberfläche.

Schäume stellen oft ein weiteres Problem dar:das Material sicher niederzuhalten. Da diese Materialien sehr leicht und ziemlich porös sein können, können sie mit dem Standard-Vakuumdeck schwer zu befestigen sein. Die wahrscheinlichste Lösung ist die Verwendung einer Vakuumpumpe oder eines Gebläses, aber beide haben ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften.

Gebläse bewegen ein größeres Luftvolumen als Pumpen, daher kann ein Gebläse besser funktionieren, wenn der Schaum leicht porös ist. Es hat den Vorteil, dass während des Betriebs weniger Luft durch die Löcher entweicht, wodurch ein gleichmäßigerer Prozess ermöglicht wird. Andere Lösungen können auch im Tandem angewendet werden. Poröse Materialien können durch Anbringen einer Kunststofffolie mit geringer Klebrigkeit auf der Unterseite des Materials niedergehalten werden. Dies behält eine gute Versiegelung bei und kann später leicht entfernt werden.

Designvorteile

Gegenstände wie Musikinstrumente oder hochwertige Verstärker und Konsolen erfordern einen sensiblen Transport. Gerade bei Langstreckentransporten von Stadt zu Stadt müssen sie sehr dicht und sorgfältig verpackt werden, um Beschädigungen zu vermeiden. Oberfräsen mit tangentialen und oszillierenden Messern haben in dieser Hinsicht einiges zu bieten, da die Schaumstoffverpackungen von teuren Musikinstrumenten, Lichtern und Requisiten den Turbulenzen der Straße standhalten werden.

Die CNC-Bearbeitung ermöglicht auch das präzise Einfügen kleiner Rillen und Details in das Design. Solche kleinen Details können dazu beitragen, der Verpackung oder dem Einsatz mehr Griffigkeit zu verleihen. Diese Berührungen können immens dazu beitragen, Produkte sicher in ihren Kartons zu halten und zu verhindern, dass sie von einer Palette rutschen.

Ein weiterer gestalterischer Vorteil besteht darin, dass sie für die Wiederverwendung effizienter gestaltet werden können als mit anderen Verfahren. Stärkere Kunststoffe und bessere Formbarkeit ermöglichen bessere Produkte, die insgesamt länger halten.