Twin-Sheet-Verfahren: Definition, Vorteile und Anwendung

In diesem Beitrag betrachten wir die Funktionsweise des Twin-Sheet-Verfahrens, seine Vorteile und vielfältige Anwendungen in verschiedenen Branchen. 

Was ist das Twin-Sheet-Verfahren?

Das Twin-Sheet-Verfahren oder auch Twin-Sheet-Thermoforming ist eine Weiterentwicklung des Kunststoff Tiefziehens, das auch als Single- oder Mono-Sheet-Verfahren bekannt ist. Während beim herkömmlichen Thermoformen eine einzelne Kunststoffplatte- oder Rolle umgeformt wird, werden beim Twin-Sheet-Verfahren zwei Kunststoffplatten gleichzeitig verarbeitet, um ein Hohlkörperbauteil zu erzeugen.

Dabei gibt es Unterschiede zwischen der europäischen und der amerikanischen Variante: Bei der europäischen Version werden die Platten gleichzeitig geformt, während sie in der amerikanischen Variante nacheinander umgeformt werden.

Ein entscheidender Prozessschritt der Twin-Sheet-Technologie ist das sogenannte negative Tiefziehen, bei dem beide Kunststofffolien gleichzeitig in den thermoplastischen Bereich erhitzt und anschließend in einem Arbeitsgang zu einem profilierten Bauteil geformt und miteinander verschweißt werden.

Die hochfeste Verbindung zwischen den Platten entsteht dabei ausschließlich durch die vorhandene Umformtemperatur und den Druck, was zu einer besonders stabilen, spannungsfreien Verbindung führt. Damit bietet das Twin-Sheet-Thermoformen eine hohe Festigkeit und zudem flexible Designmöglichkeiten.

ℹ️ Mehr zu den Unterschieden zwischen dem Single-Sheet-Thermoformen und Twin-Sheet-Verfahren erfahren Sie in diesem Video:

Wie funktioniert das Twin-Sheet-Verfahren?

Das Twin-Sheet-Verfahren besteht aus mehreren Schritten und lässt sich in folgenden Prozess unterteilen:

1. Materialauswahl

Zwei Kunststoffplatten werden in die Thermoformmaschine eingespannt. Die Platten können aus identischen oder unterschiedlichen Materialien bestehen, je nach den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts, wie beispielsweise Festigkeit, UV-Beständigkeit oder ESD-Schutz. Das ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung der Tiefziehteile.

2. Erhitzung

Beide Kunststoffplatten werden beim Twin-Sheet-Verfahren gleichzeitig erhitzt, bis sie den sogenannten thermoelastischen Zustand erreichen, in dem sie weich und formbar sind. Wichtig dabei ist eine gleichmäßige Erwärmung, um Materialspannungen zu vermeiden und eine qualitativ hochwertige Formgebung zu garantieren. Dieser Schritt erfolgt typischerweise in speziellen Öfen, die in die Thermoformmaschine integriert sind.

3. Formgebung

Sobald die Kunststoffrollen- oder Platten die richtige Temperatur erreicht haben, werden sie in zwei separate Hälften einer Form gebracht. Jede Platte wird in eine eigene Kavität gepresst, wo sie mithilfe von Vakuum oder Druckluft in die gewünschte Form gezogen wird. Dieser Prozess ermöglicht eine präzise Formgebung und stellt sicher, dass auch komplexe Geometrien zuverlässig gefertigt werden können.

4. Verschweißung

Während die Platten noch warm und formbar sind, werden die beiden Formhälften zusammengedrückt, sodass die Kunststoffplatten an den Berührungspunkten miteinander verschmelzen. Dies führt zu einer dauerhaften und stabilen Verbindung, die eine hohle Struktur bildet. Durch die doppelte Wandstärke entsteht ein Bauteil mit besonders hoher Festigkeit, das den Anforderungen an strukturelle Belastbarkeit gerecht wird.

5. Abkühlung und Entnahme des Bauteils

Sobald das geformte Bauteil abgekühlt ist, wird es aus der Form entnommen und kann für weitere Nachbearbeitungen oder den direkten Einsatz verwendet werden. 

Welche Vorteile bietet das Twin-Sheet-Verfahren?

Das Twin-Sheet Verfahren bietet im Vergleich zu anderen Kunststoffverarbeitungsverfahren mehrere bedeutende Vorteile:

• Erhöhte Stabilität: Twin-Sheet-Thermoforming zeichnet sich durch hohe strukturelle Festigkeit aus, welche durch die doppelte Wandstruktur der Bauteile erreicht wird. Diese sorgt nicht nur für hohe Stabilität, sondern ermöglicht auch eine Gewichtsreduktion, da stabile und steife Teile mit geringerem Materialeinsatz hergestellt werden können.
• Hohe Genauigkeit: Beide Seiten der Formteile profitieren von einem beidseitigen Formkontakt, was die Genauigkeit erhöht. Dies zeigt sich in der optisch ansprechenden Qualität beider Seiten des Bauteils.
• Wirtschaftlichkeit: Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren wie Blasformen oder Spritzgießen sind die Kosten des Tiefziehwerkzeugs beim Twin-Sheet-Verfahren oft kosteneffizienter. Dies liegt daran, dass zwei Platten gleichzeitig verarbeitet werden, was den Bedarf an zusätzlichen Bearbeitungsschritten und Werkzeugen reduziert.
• Große Teiledimensionen: Das Verfahren ermöglicht die Herstellung sehr großer Teile zu relativ günstigen Werkzeug- und Teilepreisen, was die Wirtschaftlichkeit weiter steigert.
• Inserts und Einlegeteile: Das Twin-Sheet-Verfahren erlaubt das Einbringen von Inserts direkt im Hohlraum des Bauteils. So können komplexe Formen und integrierte Funktionselemente wie Verstärkungen oder Montagepunkte problemlos in das Bauteil integriert werden.
• Materialvielfalt: Es ist möglich, verschiedene Materialien und Farben auf der Innen- und Außenseite der Teile zu kombinieren. Auch der Materialmix aus Neuware und Rezyklat ist möglich.
• Schnelle Realisationszeiten: Selbst größere Bauteile können schnell realisiert werden, was die Produktionszeiten verkürzt.

In welchen Branchen wird das Twin-Sheet-Verfahren angewendet?

Das Twin-Sheet-Verfahren zeichnet sich durch seine Vielseitigkeit aus und ist in zahlreichen Branchen von großem Interesse.

Automotive

Im Automotive-Sektor wird Twin-Sheet-Thermoforming häufig zur Herstellung von Luftkanälen, Türverkleidungen, Abdeckungen von Gepäckräumen und anderen Innenverkleidungen eingesetzt. Diese Anwendungen profitieren von der hohen Festigkeit und der Fähigkeit, komplexe Geometrien effizient zu produzieren.

Verpackungsindustrie

Ein weiterer bedeutender Bereich ist die Verpackungsindustrie, in der das Twin-Sheet-Verfahren stabile und wiederverwendbare Tiefziehbehälter sowie Paletten herstellt.

Medizintechnik

In der Medizin findet das Verfahren Anwendung in der Fertigung von Medizintechnik Gehäusen, die sowohl leicht als auch robust sein müssen.

Konsumgüter

Darüber hinaus spielt das Verfahren eine zentrale Rolle in der Herstellung von Konsumgütern wie etwa Freizeit- und Sportartikel. Beispielsweise werden Caravan Abdeckungen, Kajaks und andere Freizeitgeräte mithilfe des Twin-Sheet-Verfahrens produziert, was es Herstellern ermöglicht, leistungsfähige und gleichzeitig leichte Produkte zu schaffen.

Twin-Sheet-Thermoformen - Ein Fazit

Das Twin-Sheet-Verfahren ist eine leistungsstarke und flexible Technologie, die sowohl in der Massenproduktion als auch bei speziellen Anwendungen zahlreiche Vorteile bietet. Dank seiner Fähigkeit, komplexe Geometrien mit hoher struktureller Festigkeit und geringem Gewicht zu kombinieren, findet Twin-Sheet-Thermoforming in unterschiedlichen Industriezweigen Anwendung.

Sie wollen wissen, ob sich eher das Single-Sheet-Thermoformen oder das Twin-Sheet-Verfahren für Ihre Anwendung eignet? Dann nehmen Sie Kontakt mit uns auf und wir helfen Ihnen gerne weiter.