Draw ratio, thinning i bilans grubości arkusza
Kalkulator opiera się na prostym bilansie objętości: A0·t0 ≈ A1·t1. Jeżeli obszar arkusza przypisany do formowanej części ma powierzchnię A0, a po formowaniu odpowiadająca mu powierzchnia wynosi A1, powierzchniowy draw ratio w tym narzędziu jest równy DR=A1/A0. Przy założeniu równomiernego rozciągnięcia średnia grubość po formowaniu wynosi t1≈t0/DR.
Dla arkusza 3,0 mm, A0=1000 cm² i A1=2200 cm² otrzymujemy DR=2,2, średnią grubość około 1,36 mm i średni thinning około 54,5%. Jest to jednak średnia z bilansu geometrycznego. Nie oznacza, że każdy punkt detalu ma 1,36 mm ani że każdy fragment utracił dokładnie 54,5% grubości.
W praktyce lokalny rozkład grubości zależy od promieni, głębokości, temperatury arkusza, tarcia, kolejności kontaktu z formą, podciśnienia lub ciśnienia oraz ewentualnego plug-assist. Dwie części o podobnym A1/A0 mogą więc mieć podobną średnią grubość z bilansu, ale zupełnie inne najcieńsze miejsca.
Ciekawostka
Pomiar jednego rzeczywistego detalu może znacząco zwiększyć użyteczność prostego modelu. Jeżeli znasz średnią grubość z bilansu i zmierzoną grubość minimalną, możesz wyznaczyć własny współczynnik k=tmin/tśrednia i używać go jako kalibracji dla podobnej geometrii oraz porównywalnych ustawień procesu.
Geometria formy, lokalne minimum i dobór grubości startowej
Tryb z wymiarów obejmuje cztery uproszczone geometrie. Dla kubka lub cylindra z płaskim dnem A0=πr², a A1=πr²+2πrh. Dla prostokątnej tacki A0=W·L, natomiast A1=W·L+2H(W+L). Dla stożka powierzchnia uformowana jest powierzchnią boczną A1=πrs, gdzie s=√(r²+h²), a dla czapy sferycznej stosowany jest wzór A1=2πRh przy R=(a²+h²)/(2h).
Jeżeli masz własny współczynnik k z pomiaru lub symulacji, kalkulator może oszacować lokalne minimum tmin=tśrednia·k. Gdy dodatkowo znasz wymaganą lokalną grubość minimalną, można odwrócić zależność i oszacować wymaganą grubość startową arkusza: t0=tmin·DR/k. Takie obliczenie jest przydatne przy wariantowaniu projektu, ale nie zastępuje kontroli rzeczywistego rozkładu grubości.
Równoważne λ=√DR jest tylko pomocniczym współczynnikiem liniowym dla hipotetycznego, równomiernego rozciągania w dwóch kierunkach. Nie należy traktować go jako rzeczywistego lokalnego odkształcenia materiału. Podobnie DR<1 zwykle jest sygnałem, że A0 i A1 nie opisują odpowiadających sobie obszarów, a nie typowym wynikiem procesu rozciągania arkusza.
Przy wyborze tworzywa do formowania warto sprawdzić również jego właściwości i wymagania procesowe. Pomocne są poradnik doboru tworzywa oraz tabela właściwości tworzyw.
Temperatura arkusza, moc grzania i materiał
Bilans A0/A1 jest geometryczny, dlatego ten sam draw ratio można policzyć dla PMMA, PETG, ABS, HIPS, PC, PP i innych termoplastów. Nie oznacza to jednak, że różne materiały zachowają się w formie identycznie. Temperatura, lepkość, zakres formowania i szybkość utraty ciepła wpływają na to, które obszary arkusza rozciągną się najbardziej.
Nierównomierne nagrzanie potrafi zmienić lokalny thinning nawet wtedy, gdy geometria formy pozostaje bez zmian. Energię i średnią moc potrzebną do nagrzania arkusza policz osobno w kalkulatorze bilansu mocy grzałek. Masę i koszt arkusza PMMA możesz sprawdzić w kalkulatorze plexi, a dla innych materiałów w kalkulatorze masy tworzywa.
Jeżeli uformowany element będzie później montowany w ramie lub pracował w zmiennej temperaturze, thinning nie wyczerpuje problemu wymiarowego. Wtedy warto osobno policzyć rozszerzalność cieplną i szczelinę montażową.
Przykład, kontrola wyniku i zastosowanie edukacyjne
Dla arkusza 3 mm, A0=1000 cm² i A1=2200 cm² kalkulator daje DR=2,20, przyrost powierzchni 120%, średnią grubość około 1,36 mm i średni thinning około 54,5%. Jeżeli po wykonaniu detalu najcieńsze miejsce ma 0,95 mm, współczynnik kalibracyjny wynosi około k=0,95/1,36≈0,70. Przy kolejnym podobnym detalu taki współczynnik może być punktem odniesienia, ale po zmianie materiału, głębokości lub sposobu formowania warto kalibrację wykonać ponownie.
Dla ucznia i studenta najważniejsza intuicja wynika z zachowania objętości V=A·t. Jeżeli powierzchnia rośnie dwukrotnie, średnia grubość przy tym samym wolumenie musi spaść mniej więcej dwukrotnie. Błędy najczęściej pojawiają się wtedy, gdy A0 i A1 dotyczą różnych fragmentów, średnia grubość jest mylona z lokalnym minimum albo do plug-assist przypisuje się jeden „typowy” współczynnik bez pomiaru.
Zadanie 1 – arkusz 3 mm
A0=1000 cm², A1=2200 cm². Oblicz DR i średnią grubość.
Zadanie 2 – współczynnik k
tśrednia=1,40 mm, tmin=0,95 mm. Wyznacz k.
Zadanie 3 – grubość startowa
tmin=1,0 mm, DR=2,2, k=0,70. Oblicz t0.
Powiązane narzędzia dla termoformowania i tworzyw
Pełny zestaw narzędzi znajdziesz w kategorii Tworzywa sztuczne.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Jeżeli masz CAD i choć jeden rzeczywisty detal, połącz oba źródła: z CAD pobierz A1, a z detalu zmierz najcieńsze miejsce. Wtedy prosty bilans powierzchniowy można skalibrować współczynnikiem k dla podobnych części. Przy zmianie materiału, dużej zmianie głębokości albo technologii formowania kalibrację wykonaj ponownie.
FAQ – termoformowanie, thinning, draw ratio i grubość arkusza
Ostatnia aktualizacja: 23.08.2026