Interpretacja kluczowych punktów technologii mikroformowania wtryskowego

Zgodnie z założeniem coraz bardziej zróżnicowanego rynku, przemysł formowania wtryskowego również stale się rozwija i rozwija, wraz z pojawieniem się nowych procesów, takich jak wielokolorowe formowanie wtryskowe, formowanie wtryskowe wspomagane gazem, nakładanie folii do form i współformowanie wtryskowe. Pod względem specyfikacji wtryskarek rozwijają się one również w dwóch kierunkach – stale unowocześniane są wtryskarki wielkotonażowe oraz mikrowtryskiwacze. Artykuł skupia się na przedstawieniu poglądów autora na procesy mikrowtrysku.
W ostatnich latach obserwuje się rosnący popyt na mikroprodukty. Czy to w przemyśle elektronicznym, zegarmistrzowskim czy wojskowym, istnieje duże zapotrzebowanie na części formowane mikrowtryskowo, które mają wysokie wymagania dotyczące rozmiaru i dokładności.
Przy takich założeniach proces formowania mikrowtryskowego również stoi przed ogromnymi wyzwaniami. W jaki sposób możemy sprawić, aby części formowane wtryskowo spełniały wymagania dotyczące wielkości na poziomie mikrometrów, a jednocześnie miały dobry wygląd i wydajność? Poniżej pokrótce przedstawimy różnice między formowaniem mikrowtryskowym a tradycyjnym formowaniem wtryskowym pod względem form, wyposażenia, materiałów, procesów i innych aspektów.
Zapotrzebowanie na mikroprodukty rośnie, a zdjęcie pokazuje mikroprodukty z klipsami chirurgicznymi wystawiane przez firmę Weimeng Bartenfield.
Przetwarzanie form i kluczowe punkty
Jeśli chodzi o formy, formowanie mikrowtryskowe wymaga znacznie wyższego sprzętu do przetwarzania w porównaniu z tradycyjnym formowaniem wtryskowym.
Zwykle istnieją dwa trendy w formowaniu mikrowtryskowym w przetwarzaniu form: pierwszy polega na zastosowaniu obróbki iskrowej na powierzchni lustrzanej. Aby zapewnić wysoką precyzję, do obróbki elektroiskrowej najlepiej stosować elektrody grafitowe, ponieważ straty elektrod grafitowych są znacznie mniejsze niż w przypadku zwykłych elektrod miedzianych.
Drugą powszechnie stosowaną metodą obróbki jest zastosowanie form galwanicznych, które mogą zapewnić bardzo dużą dokładność. Wadą jest jednak to, że cykl przetwarzania jest długi, a każdy otwór musi być przetwarzany niezależnie. Ponadto w przypadku niewielkich uszkodzeń, których nie można naprawić podczas produkcji, uszkodzony otwór można jedynie wymienić.
Jeśli chodzi o formy, temperatura formy jest również bardzo ważnym parametrem dla mikrowtrysku. Powszechnie stosowanym podejściem dla klientów z wyższej półki jest zapożyczenie koncepcji formowania wtryskowego o wysokim połysku i wprowadzenie systemów szybkiego ogrzewania i chłodzenia.
Teoretycznie wysoka temperatura formy jest bardzo pomocna przy formowaniu mikrowtryskowym, na przykład w zapobieganiu trudnościom w wypełnianiu cienkościennym i niedoborze materiału. Jednak nadmierna temperatura formy może przynieść nowe problemy, takie jak wydłużony czas cyklu i odkształcenie skurczowe po otwarciu formy. Dlatego wprowadzenie nowego systemu kontroli temperatury formy jest dość ważne. Podczas procesu formowania wtryskowego można zwiększyć temperaturę formy (która może przekroczyć temperaturę topnienia użytego tworzywa sztucznego), co pozwala na szybkie wypełnienie wnęki formy i zapobiega zbyt szybkiemu obniżaniu się stopu podczas procesu napełniania, co skutkuje niekompletnością pożywny; Podczas wyjmowania z formy temperatura formy może szybko spaść i być utrzymywana w nieco niższej temperaturze niż temperatura odkształcenia termicznego tworzywa sztucznego, a następnie formę można otworzyć i wyrzucić.
Ponadto, ze względu na to, że mikrowtrysk obejmuje produkty o masie miligramów, jeśli do formowania wtryskowego stosowany jest konwencjonalny system wlewu, nawet po udoskonaleniach optymalizacyjnych stosunek masy materiału między produktem a układem wlewowym wynosi nadal 1: 10. Mniej niż 10 procent materiałów jest wtryskiwanych do mikroproduktów, co powoduje duże zestalenie w systemie nalewania. Dlatego formowanie mikrowtryskowe powinno wykorzystywać system odlewania z gorącymi kanałami.
Kluczowe punkty przy wyborze materiału
Jeśli chodzi o dobór materiału, we wczesnych stadiach rozwoju zaleca się wybór tworzyw ogólnego zastosowania o niskiej lepkości i dobrej stabilności termicznej.
Wybór materiałów o niskiej lepkości wynika z faktu, że podczas procesu napełniania lepkość stopu jest niska, co skutkuje stosunkowo niewielkimi oporami w całym systemie zalewania. Szybkość napełniania jest duża, co gwarantuje płynne wypełnienie wnęki formy i brak znaczącego spadku temperatury stopu. W przeciwnym razie na produkcie łatwo tworzą się zimne połączenia, a orientacja cząsteczkowa jest mniejsza podczas procesu napełniania, co skutkuje stosunkowo równomiernym działaniem produktu.
W przypadku wybrania tworzyw sztucznych o wysokiej lepkości nie tylko proces napełniania będzie wolniejszy, ale także czas podawania będzie dłuższy. Ze względu na przepływ ścinający spowodowany zasilaniem, cząsteczki przypominające łańcuchy mogą łatwo zorientować się wzdłuż kierunku przepływu ścinającego. W takim przypadku, po schłodzeniu poniżej punktu mięknienia, stan orientacji zostanie zamrożony. Ta orientacja zamrażania do pewnego stopnia może łatwo powodować wewnętrzne naprężenia w produkcie, a nawet powodować pękanie naprężeniowe lub wypaczenie produktu.
Powodem, dla którego wymaga się dobrej stabilności termicznej tworzyw sztucznych, są materiały, które pozostają w gorącym kanale przez długi czas lub są podatne na degradację termiczną w wyniku ścinania śruby. Zwłaszcza w przypadku tworzyw termoczułych, nawet w krótkim czasie cyklu, ze względu na małą objętość wtrysku materiału, czas przebywania w układzie odlewania jest stosunkowo długi, powodując znaczną degradację tworzywa. Dlatego tworzywa termoczułe nie nadają się do formowania mikrowtryskowego.
Kluczowe punkty przy wyborze sprzętu
W zakresie doboru sprzętu, ponieważ wielkość wyprasek mikrowtryskowych jest na poziomie mikrometrów, wskazane jest wybranie wtryskarki o objętości wtrysku miligramów.
Jednostka wtryskowa tego typu wtryskarki na ogół przyjmuje kombinację tłoka śrubowego, w której część śrubowa kończy plastyfikację materiału, a tłok wtryskuje stopiony materiał do wnęki formy. Wtryskarka z tłokiem śrubowym może łączyć wysoką precyzję ślimaka z dużą prędkością tłoka, zapewniając dokładność i szybkość napełniania procesu produkcyjnego.
Ponadto ten typ wtryskarki zwykle składa się z mechanizmu prowadzącego zamykania formy, układu wtryskowego, pneumatycznego mechanizmu rozformowującego, mechanizmu kontroli jakości i automatycznego systemu pakowania. Dobry system kontroli jakości może zapewnić wydajność mikroprecyzyjnych produktów formowanych wtryskowo i monitorować wahania parametrów w całym procesie.
Kluczowe punkty procesu formowania wtryskowego
Na koniec przyjrzyjmy się wymaganiom mikroformowania wtryskowego pod względem procesu formowania wtryskowego. W procesie formowania wtryskowego musimy wziąć pod uwagę kwestie śladów powietrza i naprężeń w bramie, zwykle stosując wieloetapowe formowanie wtryskowe, aby zapewnić, że materiał może być wypełniony w stabilnym stanie płynięcia.
Ponadto konieczne jest również rozważenie wielkości czasu utrzymywania. Zbyt mały nacisk docisku może powodować kurczenie się produktu, natomiast nadmierny nacisk docisku może prowadzić do koncentracji naprężeń i powiększenia rozmiaru.
Ponadto należy ściśle monitorować czas przebywania materiału w tubie materiałowej. Zbyt długie przebywanie materiału w tubie z materiałem może doprowadzić do degradacji materiału i wpłynąć na funkcjonalność produktu. Zaleca się wdrożenie standardowej kontroli parametrów w zarządzaniu parametrami procesu. Najlepiej przeprowadzić weryfikację DOE dla każdego produktu przed masową produkcją, a wszystkie zmiany podczas produkcji należy ponownie przetestować pod kątem rozmiaru i funkcjonalności.
Mikrowtrysk, jako gałąź dziedziny wtrysku, rozwija się w kierunku wysokiej dokładności wymiarowej, wysokich wymagań funkcjonalnych i wysokich wymagań dotyczących wyglądu. Tylko dzięki ścisłej kontroli i ciągłemu doskonaleniu różnych procesów, takich jak formy, sprzęt, materiały i procesy, można osiągnąć rozwój rynku.