星期一, 5月 16

    MIM风云 (3)点匠录:模具与注射成形

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    ■邱耀弘博士

    前言

    人类与动物区别其中的一项,就是人类会使用工具 (Tools)来复制产品,而工具就是模具(Molds),模具中 有一个到数个的已经定义形状与尺寸的模穴;中文字义 的奇妙也是人类与野兽的不同,很多由”具”当词尾组 成的词句,如玩具、手工具、治具、夹具…等不胜枚举, 这些各种工具的用途都是帮助人类美好的生活。

    在广义增材制造的方法中,模具是重要的一个产品复制 工具,有了模具可以赋予材料填充并且有了边界、尺寸 以及机械性能的整合效益,更因为可以计算成型时间有 了效率,也就能够被赋予复制产品而产生了有效的经济 活动。所以把模具设计正确,是非常重要的事,尤其在 模具的制造和未来生产的成本更要详细计算讨论,通常 模具的价格超过产品的价值很多,随着产品被复制数量 的增加,产品本身摊提模具的费用就越来越低,很可惜 的是许多制造业主都喜欢用”便宜行事”的模具,Dr. Q 说的不是不能用价格便宜的模具,而是没有经过细节检 讨和因制程关键需求而设计的模具,希望读者能明白,一分钱一定是一分货,而且羊毛不是出在羊身上,是 在业主身上,便宜行事只会造成往后更差的结果。

    经过五年来的努力,MIM技术因为塑料注射成形产业 的发达,我们蒙受其惠,包含产品设计手段(Design For Manufacturing, DFM 制造可行性设计 )、模流模 拟与分系对策、模具制造方法(传统机加工、金属3D 打印)、注射机(液压机、电动机以及动态注射机等)、 注射机辅助配件(螺杆、炮筒、模温机、机械手),这 些技术/方法/设备/耗材都日新月异的被创造/改 变/升级,也让MIM技术随之增添传奇。那么接下 来要为读者介绍几家由Dr. Q心目中认定的匠级厂商, 他们的服务和能耐不仅只为了MIM产业,甚至是整 个塑料注射成形大产业,一起来看看。

    模拟软件

    大学社团变成公司 – 科盛科技的Moldex 3D 科盛科技就是张荣语教授所带领的团队,张教授在台湾清华大学化工系任教时期,由学生社团举办的暑期 化工营的延续,实验室学生们一起把研究程就转化成 为商业运转的真实案例成为学界佳话,也对大中华 地区的塑料注射成形技术演化写下一段传奇,软件 Moldex 3D已经是华人圈的是占率最高超过50%以 上,由版本的语言转化亲和力十足,东北亚和东南亚 也有进展,尤其是东南亚因为环境和政策条件,这两 年的进展更是暴增需求。

    在最新版本R16的PIM模块有改进了功能,对于客 户的数据建立也有改进的作法,可以使用BASF标准 喂料之外,也开放付费测试喂料特性。 Dr. Q建议大 家可  以先其采用论件计费实际的分析产品模具设计的 正确性,同时要注意到模流分析的价值不会是一枪命 中,而是循序渐进的得到经验和成果,也请和客户沟 通这种科学论证是必须的阶段。

    注射成形机与辅助配件

    世界级注射成形机巨擘 – 海天注机集团

    很有意思的是光讲”海天”,在中国也有另一个食品 集团”海天酱油”和海天注机集团的名字雷同,也是 市占率级大的,大陆的塑料业界都都曾说”海天除了 注机外还打酱油”,其是不是,但也代表海天注机级团队注注射机市场细微且完整的布局。在公司董事长 明确的抉择之下,海天注机集团凭借自制零件与并购 海外品牌,得到了市场的高度认可,电动注射机已收 购德国长飞亚/高阶注射机已收购日本新潟,注射机 的辅助配套模温机、机械手、叉车与自动化设备由海 天动力承接,这些都是海天注机集团的优势,也说明 了海天的匠心独具。

    到今天,海天注机集团仍以惊人的出货速度– 每周大 于80部各式注射机出货,产品范围扩及塑料、聚合 物、粉末注射成形以及金属压住机等等,这个巨擘能 够为注射行业带来最有要效益的价值。

    业界的小巨人 – Babyplas 微型注射机 深圳迪嘉科技代理的意大利微型注射机品牌- Babyplas,这是业界众所周知的设备,最新的一笔有 趣的产品交易,北京联合科技大学的微型装配与齿轮 制造实验室看上的这个设备做为微型齿轮成形的研究 使用。 Babyplas并没有使用习用的螺杆进行送料, 而是采用钢球导热与挤压来取代螺杆对材料塑化,使 得设备可以缩小到桌上大小可以(就是一张办公桌椅 以内)。别小看这个注射机,它可是麻雀虽小、五脏 俱全,Dr. Q在几个国际展会和参观工厂,都发现它的聚落身影(不只单单一台)。如果大家有兴趣,欢迎 联系两为李氏兄弟,可以到深圳实际感受微型注射的 优势,尤其是模具不用老式太重的设计,桌上轻松注 射的工作条件,很有趣欧!!

    新技术崛起 – 动态注射成形机

    动态塑化成型是中国工程院院士、华南理工大学聚合 物新型成型国家工程研究中心带头人瞿金平院士团队 多年潜心研究的具有国际专利的科研成果,由瞿院士 的参与并指导广州一道科技有限公司将新技术应用于 设备上,这将会是塑料与MIM注射成形的一个革新 技术,关键在于动态产生器- 超声波添加于注射机螺 杆,驱使喂料提早塑化并防止堵塞,同时也改变了 MIM喂料密度分散不均匀的窘境;动态注射也能增强 物料的流动性,使喂料填充模穴长度增加!如图1所 示,加入动态源素使喂料提前塑化;

    图1:可视化塑料压实过程,动态压实过程更快。左图为喂料未使用动态的塑化状况,右图是已经开启动态驱动的状况,喂 料提早塑化熔融

     

    图1:可视化塑料压实过程,动态压实过程更快。左图为喂料未使用动态的塑化状况,右图是已经开启动态驱动的状况,喂 料提早塑化熔融

    图2  为动态注射 增长喂料流动行进长度,震动能量越大使得产品干涉 纹变宽。大国之匠为工业革命之要素,动态注射的一 道科技当之无愧,目前一道的技术在透明PET瓶坯、 LED的PC/PMMA超厚度导光透镜已经是全球知名。

    不必花大钱 – 客制化的螺杆与炮筒

    此外,由于注射产业的进步与普及,将上制造螺杆与 炮筒的设备越趋精良,大陆的砲筒螺杆制造厂商已经 接近甚至部分超越了国际水平,Dr. Q要特别推荐的是东莞烨桥的螺杆、炮筒与火箭头三件套,总经理王 善忠先生为人敦厚,乐意分享技术并持续改进,他的 数据库有足过PIM产业经验,对于螺杆压缩比的调整 是和不同收缩比的MIM/ CIM喂料,不同表面硬化层 处理适应不同硬度的粉末材值,都可依据客户的要求 进行客制化螺杆制造,而那些标准品牌配备的螺杆, 就更不在话下了,有兴趣的读者可以参考采用。

    Dr. Q要强调的是,仍然有其他众多的优秀供应商可 以选择,Dr. Q并没有被足够的篇幅来撰写。但是这 里所推荐的,是以Dr. Q的内心和几年来配合的评价 而定的工匠,请读者们自行斟酌判断。

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