Thermoforming
Fachgerechte Konstruktion von außergewöhnlichen Thermoformingteilen
Thermoforming
Thermoforming, auch als Thermoformen bekannt, bezeichnet ein Umformverfahren, bei dem thermoplastische Kunststoffplatten oder -folien durch Erwärmen plastifiziert und anschließend mithilfe von Vakuum, Druckluft oder mechanischen Werkzeugen in die gewünschte Form gebracht werden. Nach dem Abkühlen nimmt das Kunststoffteil dauerhaft die Kontur der Form an. Das Verfahren eignet sich besonders für die flexible und wirtschaftliche Herstellung von Werkstücken mit mittleren bis großen Abmessungen und findet Anwendung in zahlreichen Industriebereichen. Die hohe Reproduzierbarkeit bei geringen Werkzeugkosten macht das Verfahren besonders attraktiv für Serienanwendungen, bei denen das Spritzgussverfahren wirtschaftlich nicht sinnvoll ist.
Thermoforming Bauteile
Thermogeformte Bauteile, wie Abdeckungen, Gehäuse und Verkleidungen aus Kunststoff, finden sich in unterschiedlichsten Branchen:
- Maschinen- und Geräteverkleidungen
- Elektrotechnik
- Medizintechnik
- Fahrzeugbau
- Elektromobilität
- Energietechnik
Die Bauteile zeichnen sich durch hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aus. Mittels Thermoforming bietet sich eine große Gestaltungsfreiheit in Form und Größe.
Technische Vorteile
- Großflächige Geometrien möglich – Ideal für Bauteile bis ca. 2.000 × 1.000 mm
- Geringe Werkzeugkosten – Formen werden meist aus Aluminium, PU oder Gussmaterial gefertigt
- Kurze Entwicklungszyklen – schnelle Werkzeugbereitstellung und Prototyping
- Hervorragende Oberflächenqualität – durch strukturierte Platten oder Nachbearbeitung
- Materialvielfalt – ABS, PS, PC, PMMA, ASA und viele mehr, je nach Anforderungen an UV-Beständigkeit, Chemikalienresistenz, Schlagzähigkeit etc.
Prozessschritte
- Materialauswahl und Plattenherstellung
Thermoplastische Halbzeuge werden auf die Anwendung abgestimmt – hinsichtlich Farbe, Struktur, UV-Stabilität und mechanischer Eigenschaften. - Erwärmung der Kunststoffplatte
Je nach Materialtyp erfolgt das Erhitzen im Infrarot- oder Konvektionsofen bis zum Erweichungspunkt. - Formgebung durch Vakuum und/oder Druckluft
Die Platte wird über das Werkzeug gespannt und mittels Vakuum in die Form gezogen. - Kühlen und Entformen
Nach dem Abkühlen wird das Bauteil aus dem Werkzeug entnommen. - Nachbearbeitung und CNC-Bearbeitung
Beschnitt, Bohrungen, Durchbrüche oder Gewindeeinsätze erfolgen automatisiert im CNC-Bearbeitungszentrum.
Wann Thermoforming?
- Wenn große Bauteile mit geringer Wandstärke realisiert werden sollen
- Wenn die Losgrößen im Bereich ab ca. 200 bis 10.000 Stück pro Jahr liegen
- Wenn kurze Entwicklungs- und Produktionszeiten gefordert sind
- Wenn eine hohe Designfreiheit bei gleichzeitig niedrigen Investitionskosten gewünscht ist
Positives Tiefziehen
Beim positiven Tiefziehen wird die Kunststoffplatte über einen Formkern gezogen. Anders als beim negativen Verfahren bildet beim positiven Tiefziehen die Werkzeugform das Innenmaß des Bauteils – die Außenseite entsteht durch das Umformen über den Kern. Dieses Verfahren eignet sich besonders für Geometrien mit geringer Tiefziehrate, ausgeprägten Innendetails oder hoher Maßhaltigkeit an der Innenseite.
Vorteile des positiven Tiefziehens:
- Glatte, optisch hochwertige Innenseite – ideal für technische Verkleidungen oder sichtbare Innenflächen
- Schonende Umformung – reduziert Spannungen und Materialverzug bei empfindlichen Werkstoffen
- Einfache Entformung – gerade bei Hinterschneidungen und steilen Wandungen vorteilhaft
- Kosteneffiziente Werkzeuge – geeignet für mittlere bis große Stückzahlen
Typische Anwendungen:
-
Abdeckungen und Gehäuseteile im Maschinenbau
-
Sichtteile im Fahrzeuginnenraum
-
Funktionale Innenverkleidungen bei Wärmepumpen oder Lüftungsanlagen
-
Hygienisch relevante Bauteile in der Medizintechnik
Je nach Teilegeometrie und Anforderung an Toleranzen oder Oberflächenqualität kann das positive Tiefziehen auch mit Vakuumunterstützung, Druckluft oder Vorstrecken kombiniert werden, um die Materialverteilung zu optimieren.
Negatives Tiefziehen
Beim negativen Tiefziehen wird die erhitzte Kunststoffplatte mithilfe von Vakuum oder Druckluft in eine Formhohlraum (Kavität) hineingezogen. Die Werkzeugform bildet dabei die Außenseite des Bauteils exakt nach – ideal für Anwendungen, bei denen die Außenkontur besonders präzise oder optisch ansprechend sein soll.
Vorteile des negativen Tiefziehens:
- Detailgenaue Außenfläche – optimale Reproduktion von Strukturierungen, Logos oder Gravuren
- Hohe Formtreue außen – besonders wichtig bei passgenauen Verkleidungen oder Designelementen
- Große Formenvielfalt möglich – auch bei komplexen Geometrien mit steilen Wänden
- Kombinierbar mit Vorheizen, Vorstrecken oder Druckluftunterstützung zur besseren Materialverteilung
Typische Anwendungen:
-
Sichtteile und Abdeckungen mit dekorativen Oberflächen
-
Gehäusekomponenten für Ladestationen, Medizingeräte oder Haushaltsgeräte
-
Funktionsteile im Bereich Caravanbau oder Elektromobilität
-
Technische Verkleidungen mit hoher Maßgenauigkeit an der Außenseite
Durch den direkten Kontakt zwischen Kunststoff und Formkavität lassen sich beim negativen Tiefziehen hochwertige Außenflächen mit feinen Strukturen oder speziellen Oberflächenanforderungen realisieren – ideal für optisch anspruchsvolle Kunststoffteile.
Twin-Sheet Verfahren
Beim Twin-Sheet-Verfahren werden zwei Kunststoffplatten gleichzeitig erhitzt und in zwei gegenüberliegenden Formhälften tiefgezogen. Sobald beide Hälften formstabil sind, werden sie im heißen Zustand zusammengefügt und verschweißt. So entsteht ein geschlossener, hohler Kunststoffkörper – besonders stabil, leicht und mit vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten im Inneren.
Vorteile des Twin-Sheet-Verfahrens:
- Hohe Stabilität bei geringem Gewicht – ideal für tragende Gehäuse, Tanks oder Verkleidungen
- Beidseitig formbare Oberflächen – Innen- und Außenseite lassen sich unabhängig gestalten
- Integrierte Funktionen möglich – z. B. Gewindebuchsen, Versteifungsrippen, Kabelkanäle oder Isolierkammern
- Gute Wärme- und Schalldämmeigenschaften durch den geschlossenen Luftraum im Inneren
- Kosteneffiziente Alternative zu komplexen Kunststoff- oder Metallbaugruppen
Typische Anwendungen:
- Batteriekästen und Modulgehäuse in der Elektromobilität
- Behälter und Tanks in Land- und Nutzfahrzeugen
- Leichte, dämmbare Gehäuse für Wärmepumpen, Lüftungsgeräte oder Caravan-Komponenten
- Technisch beanspruchte Abdeckungen im Maschinen- und Apparatebau
Das Twin-Sheet-Verfahren verbindet die Designfreiheit des Thermoformens mit den mechanischen Vorteilen eines Hohlkörpers. Es ist die ideale Lösung, wenn Funktion, Gewicht, Stabilität und Optik in einem Bauteil vereint werden sollen.
