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      技術干貨 | 注塑壓縮成型,超越傳統注塑

      2023/11/24 9:29:29 來源:聚風傳媒 關鍵詞:聚風塑料網

      在我們熟悉的傳統注塑成型中,由于模腔的空間固定,常常會遇到產品尺寸和形狀難以控制、效率低下等問題。而近年來已被行業越來越重視的注射壓縮成型(injection compression molding / ICM)作為一種特殊的成型工藝,相較于傳統的注塑成型,具有顯著降低成型壓力和鎖模力、改善產品收縮不均、降低殘余應力,提高尺寸精度等特點。因此在傳統注塑成型存在工藝局限條件下,行業越來越多地考慮采用注射壓縮成型來滿足產品生產工藝和質量要求。


      注射壓縮成型技術的工作原理簡單來講,就是在注塑機上增加了額外的壓縮階段,使塑料在注入型腔之前被壓縮,從而增加注塑零件的流道/壁厚比值,能夠采用更小的鎖模力和注射壓力,減少材料內應力,提高產品的質量和加工生產效率。



      注塑時將模具稍微打開一些

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      完全關閉模具


      ICM結合了普通注塑和壓縮成型兩種技術,我們也可以把它看作是傳統注塑成型的延伸和一種高級形式,其技術的關鍵為模具結構設計和溫度、壓力的控制,特別適合于成型具有高尺寸穩定性和表面精確性的產品,以及厚度小透明度要求高的制品,例如大尺寸的曲面零件、薄壁和微型化零件、光學鏡片、以及有良好抗沖擊要求的零件。近段時間小編接觸到有一批注塑裝備生產廠家推出了針對以上應用的注塑壓縮成型解決方案,本文接下來將介紹幾個最新的成功應用案例。



      光學鏡片


      光學塑料被越來越多的應用到光學產品上,而這些產品跟我們的生活息息相關,最常見的有攝像頭上的小鏡片,還有正在迅速增長的汽車抬頭顯示器(HUD)的反光鏡等等,尺寸從3mm到500mm不等。光學產品對內應力,尺寸要求極高,那么普通注塑工藝是無法滿足的,注塑壓縮成型ICM工藝可派上用場。


      在汽車智能化發展的大時代,汽車抬頭顯示儀HUD也迎來了發展良機。HUD的全稱為Head Up Display,利用光學反射原理,將行車信息、導航信息、ADAS(高級駕駛輔助系統)等信息,以圖像、字符的形式投射到前擋風玻璃上,在駕駛員視野前方形成一個虛像,使得駕駛員不用調整視線即可實時獲取對應駕駛信息,從而保證駕駛安全性。


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      反射鏡是HUD中投影單元的關鍵光學顯示部件,對于HUD反射鏡的成型,需要采用注射壓縮技術。在9月下旬舉行的上海國際汽車燈具展覽會上,伯樂公司展出了采用注射壓縮成型技術的BL450FE注塑機(見下圖),注射壓力為235MPa,鎖模力為4500kN,現場打制的HUD反射鏡內部應力小,輪廓線穩定,且能對光線進行最佳分配。


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      泰瑞公司在去年德國K展上全球首秀的CoinSure?注塑壓縮成型工藝曾引發海外客戶的熱烈反響。該技術提升產品光學性能,可以使塑料產品達到光學件質量要求。一體化成型,在確保制品尺寸精度完美的同時,降低模具損耗及注塑機能耗,節省客戶成本。它適用于高精度、高品質要求的產品成型,如汽車上的透明件、車燈、透鏡,以及國防軍工、航空航天和深海探測的高精密光學零件。


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      9月初在深圳舉行的精密光學展上,發那科(FANUC)公司展示了全新一代精密電動注塑機ROBOSHOT α-S100iB,現場演示壓縮注塑生產眼鏡鏡片。上海發那科機器人有限公司廣州分公司技術部的盧志浩(見下圖)告訴聚風傳媒記者,塑料的收縮不均會造成殘余應力,導致在光學部件的表面產生轉換流痕,最終影響制品強度。眼鏡鏡片對光學性能越來越高,折射率更低,翹曲變形小,所以傳統的注塑已經滿足不了,開始更多地使用注塑壓縮成型來獲得更好的產品質量。盧工介紹說,采用壓縮成型,能降低應力,提高應力分布均勻性。展示的機器省電節能,具有高精度的壓力控制,可實現穩定成型。AI模具保護功能可自動設定保護區間。


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      coinmelt是ENGEL(恩格爾)公司推出的注塑壓縮工藝的命名。與注塑相比,coinmelt生產透明部件所需的注塑壓力更小,節省能源。對于相同最終壁厚的剪應力更小,可以生產具有相同最終壁厚的精密組件。組件中的應力更低,因此變形更小。對于表面要求特別高精度的產品,通過coinmelt,可生產具有理想品質的透明塑料部件,從汽車玻璃到光學透鏡,直至特別精細的微伸縮結構。


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      薄壁制品


      減薄壁厚的持續趨勢正導致越來越極端的流道/壁厚比值,往往可達400。對于300及以上的流道/壁厚比,在許多應用中只有通過注塑壓縮成型才能達到穩定的高質量。注塑壓縮成型技術的其他優點還包括:與傳統注塑相比,其所需的鎖模力和注射壓力較低,以及即使是高粘度材料也可以被重復加工??傮w而言,這意味著能源消耗的消減和有競爭力的單位成本。


      在上個月的德國Fakuma展會上,ARBURG(阿博格)公司全新推出一臺合模力為2900 kN的ALLROUNDER 720 A ULTIMATE全電動注塑機,專為精細包裝應用而設計,現場用3.95秒的循環時間生產出四個薄壁IML圓杯(見下圖),杯子的最大特色就是壁厚僅為0.37mm,重量也顯著減輕(10.8g),流道/壁厚比為380:1。如果是用傳統工藝,就需要極高的注射壓力,而這就會增加能耗成本,并加劇模具磨損。因此,這項包裝應用采用了注射壓縮工藝:模具有一個開放的注壓間隙。只有當型腔內出現熔體時,模具才會完全閉合。與傳統注塑相比,這項工藝需要的注射壓力較低,可將能源平衡優化20 %,從而降低了能耗。與熱成型不同的是,注壓工藝不需要預制薄膜,因此也不會產生沖壓廢料,是對薄壁產品熱成型技術的一種節能且可持續替代方案。


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      同樣是在Fakuma展覽上,Netstal(耐馳特)公司展示了應用注塑壓縮成型工藝生產專門為循環經濟設計的薄壁包裝。這個注壓工藝過程能讓用戶生產出壁厚最小的包裝品,同時節省寶貴的資源。注塑壓縮成型使200克酸奶杯的重量僅為不可思議的5.4克,立下行業新標桿。此外,通過將產品優化與ICM技術相結合,包裝物的體積降低了27%,這是實現可持續性和資源節約的又一步驟。所用機器為耐馳特的電動注塑機Elion 1750,模腔數量為4個,周期時間2.7秒,既高效,又節能環保。


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      當然,注射壓縮成型技術是一種相對較新的技術,還存在著一定的缺點,如需要開發專用的注壓模具,且只適合外形比較平坦的零件,不適合結構復雜的零件等。未來,它的應用和發展必將逐漸得到重視和推廣。


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