从德国K2019看全球注塑行业创新技术发展新趋势(3)

图5 材料黏度驱动注射控制原理图Fig.5 The schematic of material viscosity driven injection control（图片来源：Wittmann-Battenfeld）

3 满足个性化需求的集成化解决方案

为满足客户特殊应用场合的个性化需求，设备制造商可从产品构思到生产的全过程提供全面技术支持和集成化解决系统。

3.1 模内装饰（IMD）一体化成型让功能性电子产品更轻薄

装饰、灯光和触控功能的集成是IMD未来的发展方向。芬兰Tactotek公司的IMSE（Injection molded structural electronics）技术利用注塑工艺将印刷线路、电子元件等一体成型为功能性电子产品。科思创展示了采用IMSE技术制造的汽车车顶控制面板，如图6（a）所示，产品集成了印刷线路、触摸控制、天线、LEDs及3D组件。相比传统工艺将64个组件及印刷电路板组装成型，IMSE工艺可将产品厚度由45 mm减少至3 mm，重量由450 g降低为200 g。IMSE一体化注射成型零件完全不存在传统装配组件出现异响的问题，使用温度范围为-40～85℃，极好的密封性也确保产品不受环境湿度的影响。IMSE产品的装饰图案和电子功能可通过印刷工艺快速变换，其触控功能也能通过编程方式进行更改。阿博格则在现场展示了利用IMSE工艺制作具有触控功能夜灯的生产过程，如图6（b）所示，通过嵌片注塑工艺将包含印刷电路和电子元件的模片成型至制品表面，无需涂层或上漆等后加工步骤并在线完成产品的修整和检测。

图6 Tactotek IMSE工艺应用解决方案Fig.6 The solutions of IMSE from Tactotek

德国Leonhard Kurz公司与其合作伙伴共同展示了IMD的最新进展。威猛巴顿菲尔将Kurz Varioform工艺结合PolyTC?触摸传感器应用于功能性面板的生产，如图7（a）所示，其中膜片预成型、注射、开孔、装饰和嵌入触摸传感器等工序都被集成在一个成型周期内完成。PolyTC?触摸传感器可为不同结构形式的触摸屏和电容式按键提供透明、导电和灵活的解决方案。本届展会上首次展出了具有单幅图像设计且可背光显示的装饰膜片。恩格尔则将复杂形状零件的模内装饰、微孔发泡（Mucell）轻量化结构和回收技术结合在一起，利用Varioform工艺将回收材料注射成型高品质的装饰零件，如图7（b）所示。住友德马格展示带触摸屏和触摸面板的汽车人机界面仪表板注射成型（HMI）解决方案，可背光显示的装饰膜片长度超过900 mm，如图7（c）所示。此外，KURZ还将聚氨酯表面喷涂技术（PUR）应用到IMD工艺中，用于成型0.3～15 mm厚度的聚氨酯涂层。PUR涂层不仅能使注塑制品表面具有高光泽和具有明显深度效果的透明玻璃外观，还可提供极好地表面抗刮擦性能并在受刮擦之后自我修复。

图7 KURZ Varioform工艺应用解决方案Fig.7 The solutions of Varioform from KURZ

3.2 液体硅胶（LSR）注射成型市场蓬勃发展

全球有机硅弹性体市场价值预计到2026年将达到93.4亿美元，这意味着LSR将成为数字电子和汽车等特定应用的首选材料。恩格尔将LSR注射成型与非晶态合金成型（amorphous metal molding：AMM）相结合，用于成型金属/硅橡胶复合电子设备框架，如图8（a）所示。非晶态合金（主体成分为锆65%/铜16%）首先被直接注射成型为合金框架，再通过立式注塑机将高流动性LSR原料注射成型为合金框架的密封垫。AMM/LSR工艺特别适用于成型具有防尘、防水和防无线电波功能的坚固外壳产品，包括便携式电子设备、微创手术器械、悬架系统和高耐磨传动系统组件等。法国Rep公司采用无飞边注射成型工艺用于生产燃料电池隔板，可在厚0.1 mm的钢箔上成型厚0.5 mm（3.5 g）的硅橡胶垫圈，如图8（b）所示。住友德马格与LSR设备供应商Nexus联合展示了发光二极管（LED）自适应矩阵汽车大灯光学元件的解决方案，如图8（c）所示。住友德马格所采用的LSR注塑套件包括特殊螺杆结构、止逆环、真空系统和其他LSR专用组件。注塑单元采用直接驱动器方式确保注射螺杆的精确定位，满足低粘度LSR材料高精度的加工要求。同时通过对机筒进行冷却以防止材料在到达模具之前固化。陶氏提供了专为LED灯和照明应用等光学应用的LSR原料，其高热稳定性可保证光学元件即使在恶劣环境下仍可保持高透明度。

图8 LSR注射成型应用Fig.8 The application of LSR injection

3.3 高效率仍是注塑行业不懈的追求

阿博格展示了FOBOHA的新款反向立方模（Reverse Cube）方案，可使用多种材料同步制造单个和多个零件并实现零件自动装配，成型周期相比传统加工方式缩短40%以上。新方案使用两个重叠的半立方体模同时工作，二者反向旋转90°后即进入下一次注射周期。单独控温的两个半立方体模可同时处理不同加工温度的成型材料，现场展示了利用POM和PP原料同时生产滚轮和承压零件并完成装配的加工过程。日精（NISSEI）通过伺服驱动旋转机构实现高速、无冲击地多组分注射成型模具换向运动，换向时间约为普通机器的50%。住友德马格利用液压蓄能器实现注射速度达1 000 mm/s，在72腔模具上生产瓶盖产量为13万个/小时，但能耗降低约20%。海天展示了JUIII系列大型两板式注塑机用于汽车用大型零部件的紧凑型生产解决方案，将占地空间小的优势发挥至极致。海天长飞亚ZE-F系列针对包装行业的高速解决方案，现场展示一模4腔水盖的模内贴标加工过程。在第三代伺服电动技术平台上，采用了单、双、四驱动轴的多种结构概念布局，可覆盖全系列高精密注射机构的技术需求。富强鑫使用搭载4+4堆叠模具的全电式注塑机，同时结合模内品质信号监视系统，自动化、快速地生产100 mL模内贴标冰淇淋盒。伊之密展示了与德国Exipnos联合开发的直接在线混配工艺方案（DCIM）［9］，材料配混比例可按需设定、实时监测和校正。多组分原料直接配混后用于注射成型方案可将塑化能力提高30%。

文章来源：《塑料》 网址: http://www.slzzs.cn/qikandaodu/2021/0112/712.html