K2019 参展心得分享之「创新材料的开发与应用」

■ ACMT/ 刘文斌技术总监

序言

在上期内容中,介绍了2019年KShow上各国参展厂商对于「工业4.0与加工制程整合」方面的一些最新技术成果与应用,而这期内容我们将聚焦在「创新材料的开发与应用」这项议题,为各位带来笔者在这次K2019展会中看到的相关最新研发的技术成果与应用。

注塑产品的轻量化

在K2019展会上,我们看到有许多厂商针对注塑件轻量化技术议题展出其相关的最新技术成果,其中注塑发泡减重技术议题便包含了美国Trexel公司的MuCell微细发泡技术、Arburg 的 ProFoam 发泡技术(图 1)、Wattmann Battenfeld 展出的 Cellmould® 结构发泡技术等。其中 Wattmann Battenfeld 以汽车行业为例,在展位上展示其 Cellmould® 结构泡沫技术,该技术可用于汽车行业主要要求超轻量零部件的注塑生产,以减少燃料消耗并增加电动车电池的续航力。另外比利时Econ Core 的热塑性轻质蜂巢结构连续生产制程技术(Lightweight Honeycomb Production Technology)与其德国子公司 ThermHex Waben GmbH 共同展出的连续式玻璃纤维补强的塑料表皮层与PP蜂巢结构核心层的 Organosandwich三明治轻量化材料(图6)也高度受到瞩目。Econ Core 高速高效率的连续生产制程可使用多种热塑性塑料来生产蜂巢结构芯材,并将其与各种类型的表皮材料(包括PP和其他热塑性塑料,复合材料和金属等)来进行积层热压。热塑性蜂巢结构芯材和不同表皮材的结合,使材料具有优异的质量外,也具有出色的比强度,具有高刚性、高强度和耐冲击性。同时 Econ Core 的专利 ThermHex 技术也在K展中被授权给多家材料商,他们的产品被广泛应用在各产业(如图7),包括汽车和运输、工业包装,以及建筑和工地施工等。

 

图 1:Arburg ProFoam 发泡技术之 Selogica 控制器;图 2:ENGEL 展位上展示 MuCell 发泡应用技术

 

图 3:Trexel 的新型 MuCell SCF 混练螺杆;图 4:Krauss Maffei 展位上展示 MuCell 发泡应用技术

图 5:Wittmann Battenfeld 展 位 上 Cellmould® 结构发泡控制器

图 6:EconCore 与 ThermHex 共展的连续式玻璃纤维增强之塑料表皮层与PP蜂巢结构核心层的 Organosandwich

图 7:EconCore 的 ThermHex 专利生产技术在 K 展中被授权给多家材料商进行样品制作

受高度瞩目

纤维补强复合材料

苏威(Solvay)的长纤补强塑料在这次K展上被用于制造世界上第一款由注塑成型复合材料制成的电动自行车。法国自行车制造商Stajvelo选用了Solvay的聚芳基酰胺塑料Xencor(PARA)LFT长纤维补强复合塑料来制造依照生活型态设计的电动自行车(图11)。XencorLFT复合材料通常包含30%至60%的纤维增强材料,具体取决于塑料等级,且纤维可在最终成型的零件内形成缠绕的3D纤维骨架。相较于传统的高填充短纤补强塑料,坚固的纤维骨架可提供改善的结构性能和尺寸稳定性。此外,这些塑料还具有改善的机械强度、抗冲击性能、热稳定性、表面美观性、低蠕变性,以及更平顺的加工特性。

 

图 8:此为 EconCore 的专利 ThermHex 技术应用于汽车工业之样品

图 9:Lanxess 应用 econcore 的 ThermHex 技术展示 PP玻纤编织物补强热塑性蜂巢核心三明治复合板材

 

图 10:Teccell 的 PP 蜂巢结构补强板材

图 11:Stajvelo 的 Lifestyle Design Bike 是第一个使用 Solvay Xencor LFT 长纤补强 PARA 塑料制成的电动自行车

 

图 12:Engel 展位展出纤维预浸材补强复合材料应用于汽车产品的注塑成型整合生产制程

图 13:使用热塑性复合材料除可降低产品生产成本外,亦可简化回收策略的制定

而ENGEL 则在展会上展出其在热塑性塑料轻量化复合材料方面的大批量生产整合制程技术的最新研究发展成果。他们进行有机熔体 (organomelt) 加工技术的塑件生产演示,将带有热塑性基质(如有机片材)的纤维增强预浸材加热后,嵌入模具中,在模具中进行注塑成型并直接用热塑性塑料包覆纤维预浸材。

先进的工艺已经用于大批量生产,而 ENGEL 的有机熔体加工技术可用于全自动生产前端支架等汽车部件。生产单元是世界上第一个使用红外辐射 (infrared radiation) 加热,并使用三块不同厚度的有机片材,在同一注塑过程中生产高质量外观表面的加工制造单元。该系统将配备首次展出的三个同时运行之衔接式机器人。在汽车行业的轻量化议题中,热塑性复合材料的重要性日益提高,主要有两大因素,首先一致性的热塑性材料成型加工方式可以有效整合纤维补强预浸料的成型和功能化,从而降低产品生产成本。其次使用热塑性聚合物可以简化回收策略的制订。

结语

三年一度的德国杜赛道夫塑橡胶展( K Show )是全球塑橡胶加工产业最大的展览盛会,展场上主要会展出塑橡胶加工相关的最新与最先进技术,可以让观展者了解全球最新技术发展的状况,以及在未来三年产业发展的方向与趋势。2019年 K Show 展出的主题环绕着塑料加工业的工业4.0、材料再生使用的循环经济,以及生产制程的系统整合技术等。ACMT协会 2019 K 展参访团这次在展场上总共带领团员拜访了15家参展厂家的展位,其中包含领导品牌的注塑机系统厂家、塑料供货商、注塑加工辅机设备厂家、机械手、热浇道、检测设备等厂商,在参访厂商安排的专人讲解介绍下,也对展出的先进加工与制程技术有更深入的了解。■

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