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技术干货 | 注塑压缩成型,超越传统注塑

2023/11/24 9:29:29 来源:聚风传媒 关键词:聚风塑料网

在我们熟悉的传统注塑成型中,由于模腔的空间固定,常常会遇到产品尺寸和形状难以控制、效率低下等问题。而近年来已被行业越来越重视的注射压缩成型(injection compression molding / ICM)作为一种特殊的成型工艺,相较于传统的注塑成型,具有显著降低成型压力和锁模力、改善产品收缩不均、降低残余应力,提高尺寸精度等特点。因此在传统注塑成型存在工艺局限条件下,行业越来越多地考虑采用注射压缩成型来满足产品生产工艺和质量要求。


注射压缩成型技术的工作原理简单来讲,就是在注塑机上增加了额外的压缩阶段,使塑料在注入型腔之前被压缩,从而增加注塑零件的流道/壁厚比值,能够采用更小的锁模力和注射压力,减少材料内应力,提高产品的质量和加工生产效率。



注塑时将模具稍微打开一些

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完全关闭模具


ICM结合了普通注塑和压缩成型两种技术,我们也可以把它看作是传统注塑成型的延伸和一种高级形式,其技术的关键为模具结构设计和温度、压力的控制,特别适合于成型具有高尺寸稳定性和表面精确性的产品,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、光学镜片、以及有良好抗冲击要求的零件。近段时间小编接触到有一批注塑装备生产厂家推出了针对以上应用的注塑压缩成型解决方案,本文接下来将介绍几个最新的成功应用案例。



光学镜片


光学塑料被越来越多的应用到光学产品上,而这些产品跟我们的生活息息相关,最常见的有摄像头上的小镜片,还有正在迅速增长的汽车抬头显示器(HUD)的反光镜等等,尺寸从3mm到500mm不等。光学产品对内应力,尺寸要求极高,那么普通注塑工艺是无法满足的,注塑压缩成型ICM工艺可派上用场。


在汽车智能化发展的大时代,汽车抬头显示仪HUD也迎来了发展良机。HUD的全称为Head Up Display,利用光学反射原理,将行车信息、导航信息、ADAS(高级驾驶辅助系统)等信息,以图像、字符的形式投射到前挡风玻璃上,在驾驶员视野前方形成一个虚像,使得驾驶员不用调整视线即可实时获取对应驾驶信息,从而保证驾驶安全性。


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反射镜是HUD中投影单元的关键光学显示部件,对于HUD反射镜的成型,需要采用注射压缩技术。在9月下旬举行的上海国际汽车灯具展览会上,伯乐公司展出了采用注射压缩成型技术的BL450FE注塑机(见下图),注射压力为235MPa,锁模力为4500kN,现场打制的HUD反射镜内部应力小,轮廓线稳定,且能对光线进行最佳分配。


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泰瑞公司在去年德国K展上全球首秀的CoinSure™注塑压缩成型工艺曾引发海外客户的热烈反响。该技术提升产品光学性能,可以使塑料产品达到光学件质量要求。一体化成型,在确保制品尺寸精度完美的同时,降低模具损耗及注塑机能耗,节省客户成本。它适用于高精度、高品质要求的产品成型,如汽车上的透明件、车灯、透镜,以及国防军工、航空航天和深海探测的高精密光学零件。


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9月初在深圳举行的精密光学展上,发那科(FANUC)公司展示了全新一代精密电动注塑机ROBOSHOT α-S100iB,现场演示压缩注塑生产眼镜镜片。上海发那科机器人有限公司广州分公司技术部的卢志浩(见下图)告诉聚风传媒记者,塑料的收缩不均会造成残余应力,导致在光学部件的表面产生转换流痕,最终影响制品强度。眼镜镜片对光学性能越来越高,折射率更低,翘曲变形小,所以传统的注塑已经满足不了,开始更多地使用注塑压缩成型来获得更好的产品质量。卢工介绍说,采用压缩成型,能降低应力,提高应力分布均匀性。展示的机器省电节能,具有高精度的压力控制,可实现稳定成型。AI模具保护功能可自动设定保护区间。


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coinmelt是ENGEL(恩格尔)公司推出的注塑压缩工艺的命名。与注塑相比,coinmelt生产透明部件所需的注塑压力更小,节省能源。对于相同最终壁厚的剪应力更小,可以生产具有相同最终壁厚的精密组件。组件中的应力更低,因此变形更小。对于表面要求特别高精度的产品,通过coinmelt,可生产具有理想品质的透明塑料部件,从汽车玻璃到光学透镜,直至特别精细的微伸缩结构。


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薄壁制品


减薄壁厚的持续趋势正导致越来越极端的流道/壁厚比值,往往可达400。对于300及以上的流道/壁厚比,在许多应用中只有通过注塑压缩成型才能达到稳定的高质量。注塑压缩成型技术的其他优点还包括:与传统注塑相比,其所需的锁模力和注射压力较低,以及即使是高粘度材料也可以被重复加工。总体而言,这意味着能源消耗的消减和有竞争力的单位成本。


在上个月的德国Fakuma展会上,ARBURG(阿博格)公司全新推出一台合模力为2900 kN的ALLROUNDER 720 A ULTIMATE全电动注塑机,专为精细包装应用而设计,现场用3.95秒的循环时间生产出四个薄壁IML圆杯(见下图),杯子的最大特色就是壁厚仅为0.37mm,重量也显著减轻(10.8g),流道/壁厚比为380:1。如果是用传统工艺,就需要极高的注射压力,而这就会增加能耗成本,并加剧模具磨损。因此,这项包装应用采用了注射压缩工艺:模具有一个开放的注压间隙。只有当型腔内出现熔体时,模具才会完全闭合。与传统注塑相比,这项工艺需要的注射压力较低,可将能源平衡优化20 %,从而降低了能耗。与热成型不同的是,注压工艺不需要预制薄膜,因此也不会产生冲压废料,是对薄壁产品热成型技术的一种节能且可持续替代方案。


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同样是在Fakuma展览上,Netstal(耐驰特)公司展示了应用注塑压缩成型工艺生产专门为循环经济设计的薄壁包装。这个注压工艺过程能让用户生产出壁厚最小的包装品,同时节省宝贵的资源。注塑压缩成型使200克酸奶杯的重量仅为不可思议的5.4克,立下行业新标杆。此外,通过将产品优化与ICM技术相结合,包装物的体积降低了27%,这是实现可持续性和资源节约的又一步骤。所用机器为耐驰特的电动注塑机Elion 1750,模腔数量为4个,周期时间2.7秒,既高效,又节能环保。


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当然,注射压缩成型技术是一种相对较新的技术,还存在着一定的缺点,如需要开发专用的注压模具,且只适合外形比较平坦的零件,不适合结构复杂的零件等。未来,它的应用和发展必将逐渐得到重视和推广。


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