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氣體輔助射出成型

氣體輔助射出 (Gas assisted injection molding)

一、前言

氣體輔助射出成型技術在1971 年就已經應用在高跟鞋跟的製作上並獲得德國專利。近年來,此技術已經普遍應用於汽車零組件、家電、家具產品的應用上,另外在美國三大汽車廠(通用、福特、克萊斯勒)舆日本汽車廠在此技術的應用上,也是很有名。目前的電子資訊產品如筆記型電腦、數位相機、手機等,也運用氣體輔助成型技術,得到薄、小且品質更高的資訊電子產品

氣體輔助射出成型技術的原理是將熔融的塑料注入模穴中,在塑料尚未充填完成,短射的情況 下,便開始注入氣體,直到塑料填滿整個模穴,然後藉由氣體在內部掏空處均勻的進行保壓,並且同時進行冷卻,接著將氣體排出,最後以塑料封堵缺口,便完成製程;如果氣體是直接由氣針於產品模穴中注入,就不需再使用塑料來封閉缺口。而氣體輔助射出成型技術的優點是可以有效 降低射出壓力、減少鎖模力、節省材料、降低成本、改善產品厚尺寸處的凹陷、收縮、翹曲變形、縮短成型週期、提高產品強度等。使用較小的射出成型機台機台設備成本低,但相對的增加氣輔的氣道模具和進氣設備(如圖1),也增加一些成本,所以隨著成型機台的技術進步也逐漸取代一些過去僅能以氣輔製程製作的部件,所以目前氣輔的製程大多應用於平板加肋件(如事務機或顯示器的外殼等)或是粗厚件輕量化(如車用手把)。

基本原理

如圖所示.調節射入模腔的熔膠量,然後再注入氮氣,將氮氣注射入熔膠,沿著阻力最小的路徑形成中空的連續通道。並進入產品的厚截面處,氣體壓力從高壓處向低壓處推動熔膠完成模腔的填充。

短射注射方法

將模具閉合,並將定量的熔膠經由噴嘴閥注射至模穴內
經過一段時間之延遲,關閉噴嘴閥並注入氮氣使其推動熔膠充填模腔
高壓氮氣保持和氣體滲透填補熔膠收縮
在模腔內保持一定的氣壓
熔膠凝固後排出高壓氮氣
打開模具,頂出產品

主要應用
主要應用 ‘短射’適用于厚截面產品,
小形手柄,和管狀器件。
‘短射’必須特別留意‘模糊紋’標記,在注射熔膠後應立即充氣。

優點:
成本降低,主要是因為:
1. 減少了材料
2. 縮短了注塑周期,減少了生產成本
3. 注塑壓力低,提高了模具的使用壽命

局限性︰
1. 表面因流動暫停會形成模糊紋
2. 要求精確的射膠量
3. 有可能出現‘指紋效應’
4. 多模腔注塑較為困難

 

滿射注塑方法

1. 模具閉合,注射熔膠填滿或即將填滿模腔,此時注射機還未作保壓
2. 經過一定時間之延遲,首先注入高壓氮氣使其填塞熔膠
3. 保持高壓氮氣補償熔膠收縮
4. 在模腔內保持一定的氣壓
5. 熔膠凝固後,排出高壓氮氣
6. 打開模具,頂出產品

局限性
• 可能產生‘指紋效應’
• 有時需運用 PEP 塑料溢出工藝

主要適用
• 滿射注塑方法主要適用於薄壁產品、多種壁厚的塑件
• 滿射注塑注射氣體時,氣體沿著塑件中阻力最小仍處於熔融狀態的通道中流動

優點
1. 氣體的使用能夠在模腔內產生均勻的壓力
2. 改善了表面質量,物件沒有縮痕
3. 避免了注塑機的保壓
4. 滿射注塑能夠減少70%的壓力要求,故即使在小的注塑機上,也能生產相對較大的塑料部件 5. 較少能源損耗
6. 降低了模塑內應力,使成品更堅固 • 三菱化工在日本擁有該專利權,CGI 在歐洲和美國擁有該專利權

 

EGM- 表面氣體注塑成形技術方法

模具的有效密封 用注塑機把熔膠充滿模腔 注入氣體對塑料一處表面施壓

EGM / 表面氣體注塑成形的優點
• 表面氣體成形方法給了塑膠件的功能和工業設計提供了更廣闊的天地
• 加強筋和輻板的厚度後於產品普通壁厚的橫截面-也沒有縮痕
• 包括裝配柱和凸台
• 更有效應用氣體壓力,繼而減少模腔壓力
• 事實上適用於所有的熱塑性塑料
• 降低了產品內應力,因此產品沒有變形
• 改善了產品的外觀面,因此可不用噴漆處理

EGM 應用 (資料來源: 朔捷科技)
• 辦公設備:辦公室設備面板,復印機,電腦顯示器外殼,文件匣
• 家用電器:冰箱蓋,外殼安裝板
• […]

作者 |11 月 12th, 2015|技術文章|0 條評論

擴散焊接技術(Diffusion Bonding Technology)

 

擴散焊接技術(Diffusion Bonding Technology)

一、技術簡介

擴散焊接是一種固態接合技術,在真空環境下利用高溫及壓力使兩件工件的接觸面之間的距離達到原子間距,令原子間相互嵌入擴散結合,從而接合金屬及或陶瓷部件。相對傳統的焊接技術,擴散焊接能令接合面更堅固及減少變形情況。

二、擴散焊接技術優勢及應用領域
擴散焊接技術無需焊劑,接合面無應力效應,不論物料強度跟耐腐蝕性能,跟原料材無異。擴散焊接技術更能焊接相同及不同之材料,焊接後能進行機械加工、打磨、熱處理等工序。 擴散焊接技術應用領域包括模具鑲件、熱交換器、汽車零部件、航空零部件、醫療設備及植入器具和貴金屬手飾等。

三、應用擴散焊接技術的優點
廠家進行模具設計時,可因應注塑件的形狀設計貼近模腔的3維高複雜性的冷卻流道系 統,並於工件表面上加工冷卻流道,然後利用擴散焊接技術將兩件或更多工件接合,製作成冷卻流道系統的嵌塊。 相對傳統的冷卻流道加工技術,利用擴散焊接技術所製作的冷卻流道不再局限於縱橫排 列的簡單設計,亦不受模具的其它結構如頂針位置所限制,令設計冷卻流道的自由度大增。

四、結論
擴散焊接所製作的複雜而高效能的冷卻流道系統,可有效改善注塑過程的溫度控制,減低物料變形的現象,從而製造更加精密的優質塑膠產品。除了能有效排除常見之注塑缺陷,擴散焊接技術更能有效縮短注塑週期時間,減少複模及注塑機台數量,從而提昇注塑廠房產能。

作者 |11 月 12th, 2015|技術文章|0 條評論

最新Tandem Mould高效能射出成型技術

最新Tandem Mould高效能射出成型技術

一、簡介

如Tandem Mould模具技術主要是介紹如何利用射出成型中之冷卻時間來增加產能。類似Stack Molud雙層模雙合模面的設計,但是每次開模只打開ㄧ個合模面執行開關模及頂出的動作。在此同時,另ㄧ半合模面還在閉鎖階段執行射出後的冷卻動作,因此就可以增加產能至一倍。Tandem Mould技術最適合量產型零件生產,而且冷卻時間佔生產循環時間40%以上有最大的效能。相較於Stack Mould之生產,Tandem Mould只需適度修改射出機之動作流程,硬體上不需做任何改變即可操作運用Tandem Mould技術之模具。具有產能加倍,一機抵二機用,組合件無色差,射出平衡性佳等特色。

有鑒於傳統模具的生產已無法滿足提升產能、降低成本之要求,而堆疊模(Stack Mould)技術亦無法達到因模穴過多引起的射出平衡導致之品質要求時,Tandem Mould技術也就應運而生,剛好是目前最佳之解決方案。

二、Tandem Mould運作流程 下圖為Tandem Mould(縱列式模具)之循環運作流程。

三、Tandem Mould與傳統模具之比較 從下圖可看出Tandem Mould(縱列式模具)與傳統模具所使用的射出機無太大的差異。

四、Tandem Mould與Stack Mould之比較 參考下圖可以了解Stack Mould所使用的射出機需特別訂製特殊規格,因而增加設備投資。而使用Tandem Mould時,射出機幾乎與傳統模具相同。

 

五、結論

綜合以上介紹,Tandem Mould具備以下之競爭優勢: 1.可提升生產效率最高達 100% 。 2. Tandem Mould 模具技術可與傳統射出程序相容, 不會互相干擾。 3.特別適合組合式產品(Family Mould), 因每個合模線可個別設定成型條件。 4.生產總成本約可降低至 40% 左右。

作者 |11 月 12th, 2015|技術文章|0 條評論

金屬粉末射出成型

用陶瓷或金屬的粉末來製造射出成型零件的應用領域包括汽車工業(製造軸承、閥門、搖臂等)、刀具工業(製造鑽孔和洗削刀具)、磁鐵生產、紡織工業、高性能陶瓷領域、精密工程、醫療技術和陶瓷工業。 這項技術特別適用於以全自動化系列生產方式進行大批量生產,以及用於幾何構造複雜的產品。

 

二、過程描述

在加工粉末材料時,必須將粉末和黏合劑均勻的混合,然後從混合物造粒。與塑料相似,這種可射出成型的材料現在也使用射出成型機器來加工,然後將粘合劑從成型零件(綠件)中除去,剩餘的是“棕件”然後再進行燒結。

三、零件品質恆定:

  理論上ARBURG經過相應配備的ALLROUNDER機器都能加工粉末材料。根據機器的大小可以製造的綠件的最大射出體積為904厘米3。通過連續的過程控制可以保證零件具有恆定的品質。生產複雜的成型零件只需要很短的準備時間,而且實際上不產生廢料,也不需要昂貴的後加工。此外,這個加工技術可以達到相當自動化的程度,因而可以節省相當多的時間和資金。

四、多樣化應用方式

  其中一種應用是生產堅硬的金屬切割工具。完全自動化生產的切割刀具,同時在軸上塑造內部螺紋,而且澆口非常短,這些都可以確保節省材料和時間。

作者 |11 月 12th, 2015|技術文章|0 條評論

菲涅耳透鏡(Fresnel lens)模仁單點鑽石車削

 

– 菲涅耳透鏡(Fresnel lens)模仁單點鑽石車削

在3C、光電、消費性產品的不斷推陳出新之下,許多光學元件也有不許多不同的運用方式,環形微結構之光學鏡片早在西元1821年法國物理學家A. J. Fresnel 就發明了,其當時想法是將凸透鏡中央厚度部份除去後,依然可以依照表面曲率聚光,後人稱之為 (Fresnel lens)。而菲涅耳透鏡是一種由許多同心圓結構組合而成的平板狀透鏡,比凸透鏡的輕薄,這對一些微型化及輕量化之產品而言,是一個非常好的優勢。

早期的菲涅耳透鏡是以玻璃為材料,然而因為當時玻璃的加工技術限制,所以應用範圍小。但隨著加工技術與射出成型技術之進步,在製造及生產的困難度相對降低,因此可大量生產,且成本低廉,已廣泛的被運用於相關光電產業之產品上。

菲涅耳透鏡的表面就像排列了許多小稜鏡,每個稜鏡角度經過設計後使其可以將光源聚集在某範圍裡,表面就像鋸齒形狀的同心圓一般。其原理是將傳統的凸透鏡或是非球面透鏡的曲面切割,將其平移至同一平面上,減少厚度。效果與凸透鏡的聚光效果一致,雖然沒有凸透鏡可以聚集成像的優點,但可以將聚光的優點加以應用,也稱為非成像式透鏡。

在油價及能源的不斷飆漲之下,相關再生能源的研究也隨之增加,太陽能電池也是其中之一。台灣以矽島著稱,因此在相關的矽晶片的研究上也已有相當水準,但目前實驗用最好的太陽能矽晶片,其最好的光電轉換效率約28~35%之間,仍顯不足,在無更新或較高轉換效率的其他主體材料取代時,輔以模組化技術以增加轉換效率,勢在必行。

而在收集太陽能方面,可利用有聚焦效果的光學透鏡,將光線聚集在一點產生高溫熱量。一般來說,最常用則是凸透鏡。不過,未來要使史特靈引擎發電量增加,相對上在收集更多的太陽能量,而增加收集的太陽能量則會增加透鏡面積。一旦收集太陽能的透鏡面積越大,則中央凸透鏡厚度則會加大,如此一來會增加透鏡重量,變成整體發電系統與追日系統的負擔。欲達成減少透鏡重量的目的,又要保持好的聚焦效果,菲涅耳透鏡(Fresnel lens)設計是一個最有可能的聚焦裝置,目前引起許多研究者的興趣。

本研究主要是以超精密單點鑽石車削方式來探討加工參數(切削深度、進給速率、主軸轉速)對菲涅耳透鏡(Fresnel lens)模仁之表面粗糙度與微結構深度之影響。

研究動機與目的

在能源危機的趨使之下各國的節能減碳工程及計畫如火如荼的進行。其中高聚光型太陽光發電系統也是各國投入研究的一個主題之一。而高聚光型太陽光發電系統包含了發電模組(Module)、太陽追蹤器(Solar Tracker)、監控系統(Monitoring System)、電力系統(Power System)等四部份。

發電模組(Module):利用壓克力製成的Fresnel Lens,將太陽光以500x的幾何聚光比,聚集在高效率(Eff.>38%)的三五族太陽能電池上。

太陽追蹤器(Solar Tracker):為雙軸的追蹤控制系統,搭配全方位光感應器,追蹤精確度可達到0.2°。

監控系統(Monitoring System):光感應偵測器有全日照計與直射日照計,電子儀表有交流電表與直流電表,由自行開發的程式軟體負責全天候偵測,並以報表型式每日記錄。

力系統(Power System):6發電模組採用2串3並的方式連接,在直射日照850W/m2下系統效率至少可達21%以上。搭配Inverter,將發電系統直接並連至一般市電,除供應環保屋的部份用電,多餘電力亦可供應其他建築物使用。

在發電模組中運用到的壓克力Fresnel Lens,目前也是太陽光電廠商積極研究的一個主題,由於Fresnel Lens之設計、製造及成型部份都有不同之關鍵問題點。如之微結構光學設計要如何達到一個比較大之收光量及較少之光散射量、模具如何設計來減低微結構黏模問題,順利脫模、微結構模仁如何製作符合尺寸精度及鏡面效果、射出成型如何達到高的轉寫率等等。

而本研究將進行Fresnel Lens模仁之加工製程探討,藉由單點鑽石車削之加工技術,來進行此具微結構之模仁加工

實驗設備與條件

本研究使用的實驗設備主要可分為加工設備與檢測儀器兩部份:加工設備主要是使用美國AMETEK公司所生產的Freeform 700G超精密加工機,檢測儀器則使用英國Taylor Hobson Form Talysurf輪廓儀及Fogale nanotech非接觸式白光干涉儀。本研究實驗使用荷蘭Sub Micron Tooling公司所生產的天然單晶鑽石車刀,刀鼻半徑<=20μm、後斜角(Rake Angle)為0度、第一前隙角(Clearance Angle)為15度、第二前隙角(Clearance Angle)為55度、刀具切邊輪廓度(Waviness Cutting Edge)<=0.1μm、刀具切邊夾角(Windown Cutting Edge)為54度。試片使用鎳銅合金為材料,所有試片直徑皆為φ12mm。另外,本研究之微結構尺寸。

而此模仁之有效直徑為φ8mm,經過計算之後,可得知模仁最大斜度位於最外側之微結構上面,斜度為35.283903度,因此加工此模仁時,會運到的刀具角度為35.283903度。在加工此模仁時,模仁微結構斜度由中心往外側遞增,因此中心會運到較小之刀具角度,越往外側刀具角度運到的會越來越大,直至最外側的35.283903度,為了確保模仁形狀精度,刀具在0~35.283903度之間的輪廓度必須控制在0.1μm以下。

實驗方法及條件

在超精密單晶鑽石車削中,一般加工步驟是先將刀具進行調校,以找到刀具中心,避免刀具太高或太低造成之肚臍眼及刀具過切或切不夠之問題,這些調校作業往往需要一段時間,因此盡量以不換刀具來進行加工,故本實驗將以固定之刀鼻半徑≦20μm來進行相關實驗。

在環型微結構的模仁加工中,最被業界關心的重點是模仁微結構底部之R值及表面粗糙度(Roughness),由於模仁微結構底部之R值對射出產品之效果有直接影響,R值越小越接近設計值功能也會較佳,因此我們採用超越目前業界水準之小刀鼻半徑半刃刀(刀鼻半徑<=20μm)來進行此模仁加工實驗。黃色線為微結構,藍色的半刃刀及紅色的R刀,在相同的刀R及刀具夾角下,半刃刀可以加工至較深的微結構底部,而相對的R刀則必須縮小刀具R值才可以加工至與半刃刀相同之微結構深度,但較小的刀具R值,刀具壽命將是另一個問題點。

而影響微結構模仁表面粗度之加工參數很多,其中最具影響之加工參數有主軸轉速、進給速率、切削深度等,因此本實驗將以主軸轉速、進給速率、切削深度來進行加工參數與表面粗糙度(Roughness)之探討。

接著將以「全因子實驗法」分別來探討主軸轉速、進給速率、切削深度對模仁之形狀誤差及表面粗糙度之影響。由於主軸轉速太高會有偏擺誤差問題,因此選擇1500rpm及2000rpm之轉速為水準數,而進給速率愈慢理論之表面粗糙度愈佳,因此以0.5(mm/min)及3(mm/min)為進給速率水準數,切削深度愈小切削力小,相對刀具壽命較長,因此以切深0.4μm及1μm來進行實驗。為三因子二水準實驗法之因子水準配置表。

實驗結果與分析

實驗數據將由Form Talysurf Laser 635來進行量測,由於環形聚焦微結構模仁結構窄小,因此實驗將以模仁中間部份來進行表面粗糙量測比較。為避免主軸在高轉速數下之主軸問題,每次更換模仁後都必須重新調校主軸動平衡達≦0.03μm偏擺後在進行加工。

由表面粗糙度數據及曲線圖,可以看出實驗5之表面粗糙度值最小,而其條件是主軸轉速2000rpm、進給速率0.5mm/min、切削深度0.4μm,與理論表面粗糙度所計算出來之趨勢相符。

由單一變動因子可看出進給速率對整個表面粗糙度之影響最明顯,而轉速次之,切削深度對表面粗糙度沒有特別明顯之影響。

在微結構深度部分,由於本實驗為固定深度變Pitch之模仁結構,因此微結構深度一致,但由於模仁越外圈夾角越小,越內圈夾角越大,外圈大夾角小因此刀具較不易加工至底部,所以微結構深度相較與內圈淺。因具有此特點,所以將以量測外圈與內圈深度來比較,是否與理論吻合。

不同實驗條件下模仁之微結構深度比較表及圖,依數據可看出內外圈之加工深度與理論分析一致,由於內圈夾角大刀具可加工至較深,而外圈由於夾角小刀具可加工到的深度相較於內圈淺。

結果與討論

1一次一因子實驗-變動主軸轉速

在變動主軸轉速(1500rpm&2000rpm)及固定進給進率0.5mm/min及切削深度0.4μm的切削實驗中,不同的主軸轉速1500rpm及2000rpm其表面粗糙度也有所不同,而在較高轉速之下表面粗糙度相較於低轉速佳。

2一次一因子實驗-變動進給速率

在變動進給速率(0.5mm/min&3mm/min)及固定轉速2000rpm及切削深度0.4μm的切削實驗中,不同的進給速率0.5mm/min及3mm/min對表面粗糙度也有所不同,而在較低的進給速率之下表面粗糙度相較於高進給速率佳。

3一次一因子實驗-變動切削深度

在變動切削深度(0.4μm&1μm)及固定轉速2000rpm及進給速率0.5mm/min的切削實驗中,不同的切削深度0.4μm及1μm對表面粗糙度則無特別明顯差異,與理論表面粗糙度之呈顯是一致的。 而在主軸轉速及進給速率中又以進給速率對表面粗糙度影響最大,因此若欲提升表面粗糙度降低進給速率將是一個關鍵因子,但加工時程將會拉長,因此適當的提升主軸轉速將可降低加工時間,並提升表面粗糙度。

4微結構深度切削實驗

根據模仁微結構幾何狀況及刀具外形結構,可以預測出模仁加工深度。由實驗中可以清楚的預測出模仁因內外圈夾角之差異造成可加工到的深度有所不同,微結構夾角小者刀具不易加工至底部,因此加工深度相較比較淺。模仁加工深度可根據加工程式路徑預測出。

 

作者 |11 月 12th, 2015|技術文章|0 條評論

最新奈米陶瓷鍍膜技術在模具產業的應用

最新奈米陶瓷鍍膜技術在模具產業的應用

 此技術是將模具的多孔金屬表面轉化成具有陶瓷特性的平滑低摩擦、抗酸、抗粘表面,具保護模具原有的金屬特性。

一、 傳統對模具的改善方法:

A﹒從模具的鋼材去改良:從最早的鐵模發展到鋼模,甚至最近開發出各種合金鋼材。以上的材料及加工成本相差甚巨,廠商選用的理由是要提升產能、提升品質良率、延長模具壽命。

B﹒從模具的結構去改良:透過模流分析後許多從前所未知的進膠理論被開發出來。膠道排列、進膠位置、會膠結合、冷膠藏匿、結晶縮水、應力釋出、出模應力等都可先期透過計算以合理的設計因應。考慮到以上所有因素再設計出的模具其開模費用可能高的嚇人。

C﹒從射出主機來提升:最近十數年來氮氣增速系統、全伺服回路、電動伺服射出機投產入市後又有幾樣新的注塑技術被引用。增速射出及射出壓縮是最典型的技術表現。但是替換機台的發費也相當可觀。

D﹒用周邊輔機來提升:模具結構及射出主機都提升後尚有不足,業者會選用周邊輔機來因應。其中以冰水機及模溫機是最常被使用的周邊輔機。從先期的異溫成形,最近又從德國引進脈衝溫控觀念最為電子大廠所青睞。溫度是改善變形的工具,但是誤用更可能包藏大量應力於成品內部。日本目前所推介的低壓射出就是已經發覺過度使用溫度變化所生產的成品,在應力被釋放出時對產品所造成的危害。

E﹒從塑化原料來提升:近幾年來各塑化大廠無不投入大量人力物力以研發特性更好流動性更佳的塑化原料,但是研發的成果也都只有小幅度的改善,還沒有看到強有力的產品流通於市面上。

F﹒從傳統鍍膜(鍍硬鉻) 1、 保護模材不被塑膠酸氣腐蝕(8小時)。 2、 提高模具表面密度(增加拋光亮度)。 3、 提高模具表面硬度(使模面不易被刮傷)。

缺點:

A、 耐酸性不佳,易剝落,甚至影響亮面;
B、 對成形條件,並無任何提升。

二、納米陶瓷鍍膜

1、 保護模材不被塑膠酸氣腐蝕(鹽霧試驗超過200小時).
2、提高模具表面密度(增加拋光亮度).
3、提高模具表面硬度(使模面不易被刮傷).
4、立即大幅降低模流阻力.
5、立即有效降低成型溫度. 目前不適合做納米陶瓷鍍膜的模具—

三、不適合的塑膠

1、橡膠
2、PS、AS
3、POE
4、BMC、電木

四、不適合的模材

1、經過鍍鈦處裡的模具
2、經過滲碳熱處理的模具
3、鏡面拋光的模具 說明: 以上材料表面活性較低,反應後易剝落

最大的節能,是能耗下降、產能提升、品質提升,但使用傳統技術要達到以上的要求困難度相當高,往往是花費大批的人力物力而沒有收到預期的效果。善用奈米技術,很輕易就能助於跨越傳統材料的物理限制,有助企業達到節能減排、產業升級雙軌並進的階段性目標。

作者 |11 月 12th, 2015|技術文章|0 條評論

OMD/TOM三維模外裝飾技術

 曲面塑件如果要有豐富的裝飾效果在過去大多採用水壓轉印製程來實現,近年來模內裝飾成型(IMD, In Mold Decoration)技術也開始嶄露頭角,IMD工法不同於水壓轉印技術採用的是氣體壓差原理來進行塑件薄膜裝飾成型,相較於水壓轉印製程其具有更好的定位性並符合日益高漲的環保要求,因為手機及筆記型電腦的高度成長也帶動了IMD技術的發展,雖然IMD技術發展至今已經衍生出IMR, IMF, IML…等不同工法,但仍然無法滿足挑剔的機構設計者需求,因此TOM工法針對原IMD工法在定位性、收邊斷差…等不易改善的問題進行改善,以滿足消費者的需求。

 TOM(Three demission overlay method)的設備主體為一密閉腔體,並由一裝飾薄膜將密閉腔體分隔為兩個獨立氣室,在成型前先將兩個氣室進行分別抽真空再進行加熱、預拉伸、加壓、冷卻等程序,因為整個成型過程均在一密閉空間進行,因此不易受到外在環境的影響,尤其是溫度的變化,因此可大幅提昇製程的穩定度,以達到提高定位精度的目的;再者採用預拉伸可提昇薄膜的延伸量,使薄膜能順利包覆至塑件的內部,塑件的收邊經過裁切後因為收邊在塑件內部,因此不會有斷差的產生,進而得到一高品質的薄膜裝飾塑件。

 

 TOM工法的製程結構如圖一所示,首先上下腔體開啟置入塑件及裝飾薄膜,待上下腔閉合後上腔體及下腔體同時抽真空,並同時對裝飾薄膜進行加熱,當裝飾薄膜達到可加工的溫度後承載治具上昇進行預成型及導入大氣壓至上腔體進行包覆程序,最後將裝飾的塑件取出經過修邊整理後即完成最終的塑件部品。

作者 |11 月 12th, 2015|技術文章|在〈OMD/TOM三維模外裝飾技術〉中留言功能已關閉

感應式變模溫控制技術應用

 動態模具溫度控制技術具有改善產品品質與縮短成型週期之優點。我們可將此技術主要可分為內含「模內加熱溫度控制技術」與「模具表面加熱溫度控制技術」,其加熱之應用方式有非常多種,若比較其主要優缺點可發現,模具表面加熱溫度控制技術具有更高的加熱效率與節省能源的能力。本文將熱油、高溫水、電熱、蒸氣、紅外線、感應加熱、熱空氣加熱方式加熱效率進行較完整比較與介紹。

動態模溫控制技術(Dynamic mold temperature control, DMTC)

動態模溫控制技術(Dynamic mold temperature control, DMTC)為近年來具創新性之模具溫度控制技術,為射出成型模具溫度控制重要的里程碑,相較於傳統模具溫度控制具有更高效率的市場應用性。傳統模具溫度控制應用在射出成型週期間(Tct),模溫機將模具溫度維持在產品頂出溫度(Te)以下,當融膠充填模穴時,融膠經由熱傳使模具溫度隨之提高,充填完成後於保壓與冷卻階段進行冷卻並回到所設定溫度。

動態模溫控制應用在射出成型製程上,於充填前先將模具表面溫度加熱至玻璃轉換溫度(Tg),於保壓與冷卻階段冷卻模具溫度回到Te,此技術控制模具表面溫度於Te與Tg溫度間進行動態變化,得到最短升溫時間(Th)與最短冷卻時間(Tc),達到充填前快速加熱與充填後快速降低至模具溫度目的。傳統射出成型製程中,冷卻階段占成型週期約2/3時間,因此有效率的冷卻效果可大幅縮短成型週期與操作費用,然而過低或不均勻分佈的模溫,將影響產品品成質,造成縫合線、表面粗糙、殘留應力與翹曲等問題。利用動態模溫控制升溫/冷卻快速的特性,可有效的解決產品缺陷問題。

各種動態變模溫技術分類

近十年來有諸多關於動態模溫控制技術研究與報告,其目的是使模具表面獲得均勻的快速加熱及冷卻同時兼具合理的成型週期。這些技術大致可以分成兩大類:(1)模內加熱溫控(2)模具表面加熱溫控。(1) 模內加熱溫控方式包括: 1.同一管路通入冷熱水溫的方式,加壓高溫水隨著設備發展,最高可達200度C,其水溫機設備內部管路需要加壓防止此超過沸點水的氣化。2.另外若要求更高模溫時,也有使用熱媒油為加熱介質。但由於油的黏度遠大於水,因此在低溫時,整體冷卻效率會比水差很多,且容易產生油氣造成汙染,限制其應用範圍。

3.電熱管加熱可協助模具達到高模溫要求,但需要額外的模具設計與加工,且為了達到加熱速度與溫度均勻分布,往往需要較多的電熱管以提升加熱效果,此外若要提昇加熱均勻度,則新型的設計可將加熱管直徑縮小(2~3mm),達成可饒式加工與曲面加熱以及提昇模具強度。

4.蒸氣式加熱(Rapid Heat Cycle Molding, RHCM)同一管路通入熱蒸氣與冷卻水,蒸汽式加熱系統其水路搭配產品3D曲面造型,使用高溫蒸汽為加熱源可達180度C,在模具內部設計蒸汽加熱流通管道,達成模具快速加熱目的,加熱完成後迅速導入低溫冷卻水,完成動態溫度控制。在實際案例應用於LCD外框中發現,由於蒸氣容易造成水路表面銹蝕影響加熱冷卻的效率。且由於3D水路設計將提高加工的困難度與成本,使用於大尺產品應用上仍有其優勢,目前產業研究上進一步將此技術發揮於各類產品應用上,包括材料添加金屬粉末表面品質改善及零度拔模角的應用。

(2) 模具表面加熱溫控方式包括:

1.模具表面鍍層滯熱方法,其模面會塗佈一層低熱傳導係數材料,因而將使得充填過程中,熔膠將先和鍍層接觸,而非直接接觸模具鋼材,不同的接觸材料與鍍層厚度將影響熔膠的接觸溫度,進而改變融膠充填時的凝固層厚度,藉由塗佈低熱傳導係數的材料於模面,其接觸溫度較傳統提升約10~20度C。

2.感應加熱溫控技術(Induction Heating Temperature Control, IHTC,利用不同型式電磁感應線圈對模具表面進行快速加熱,以消除縫合線與收縮等產品表面缺陷,本技術特點為模具表面淺層加熱,表面加熱深度約0.1mm,模具升/降溫速度極快,約為20~40度C/s。
(3)利用紅外線鹵素燈接近模具表面進行模具表面加熱,此系統經由設計後可對模具進行單面或雙面加熱。

3.氣體加熱技術(Gas-assisted Mold Temperature Control, GMTC),為目前最新發表之加熱方式,利用加熱後氣體通入模穴以熱對流方式直接加熱模具表面,其作動方式如,達到加熱與縮短成型週期效果,此技術具有高加熱效率但目前僅應用於較小尺寸及微成型之模具。4.雷射加熱(Laser Radiation) :利用雷射光加熱模具表面或者置入模具內部進行模仁局部加熱,唯獨雷射光加熱設備較為昂貴且加熱範圍有所限制控制不易,若設計得當其加熱速度將接近30o度/s,此技術仍在開發中。

結論

模具表面快速溫控設備的應用是先進射出成型領域一項重要技術,其加熱速度快較不影響成型週期,使用的加熱能源較低,有效符合綠色製造技術,而且模具表面淺層加熱,模具較不會整體熱脹冷縮,影響模具壽命。另外模具冷卻方面,為了達成模具急速冷卻之目的,表面加熱給予模具的熱能較少,因此降溫速度較快,同時可配合模內3D冷卻管路設計的優化,未來的溫控技術自由度得以有效提升。

作者 |11 月 12th, 2015|技術文章|在〈感應式變模溫控制技術應用〉中留言功能已關閉

最新CAV電腦輔助檢測技術

CAE Molding 技術報導-最新電腦輔助檢測技術

一、前言:
在逆向工程及品質管制中,3D物件表面的點資料量測是不可或缺的一環。而在近幾年當中,尤其以光柵投影(Fringe Projection)的系統逐漸地受到廣泛的應用。其原因就在於傳統的機械式量測須耗費相當多的時間與人力,而只能得到稀疏的點資料。而光學式的光柵投影系統則能快速地得到高密度且準確的資料。

 
CAV 檢測應用趨勢
• 傳統檢測報表
• 檢測報表以尺寸標註為主
• 所需量測的尺寸多, 時間長
• 數值報表不易閱讀,數值報表不易作為溝通的工具

CAV檢測報表
• 完整掃描, 全尺寸檢測
• 色彩誤差圖一目了然
• 容易與客戶或跨部門溝通
• 3D Viewer 任意角度翻轉檢視 3D 的檢測結果
• 掃描與報表製作容易, 縮短檢測時間

CAV工作流程-CAV三步驟

二、 設備:

 影像感測器

量測範圍從 38mm 到 2000mm
對於小型工件保有最高解析度
對於大型工保有快速掃描速度
所有的元件整合於測頭內部
3個測頭集成於單一架設
投影光柵的校正檢查
光高曲面掃描品質改善
複雜曲面可以得到較多的掃描資料
對於細小特徵保有更高的解析度
提昇掃描速度(描掃筆數降低)

接觸式探針

探針棒是預先校正過的標籤點群組
(標籤點與球心關係)
量測探針棒的標籤點群組自動建立球心量測點
動態參考特性, 畫面上即時顯示探針位置
探針棒可以針對特定任務作客製並由客戶校正
探針的精度等同於ATOS的量測精度
光學式及接觸式的結合
檢測時, 自動選取要被量測的特徵
依檢測特徵的導引量測工作流程

自動化裝置-3軸傾斜與旋轉運動台

小型工件的自動掃描
所有的自動化週邊都可以在軟體界面或是手動直覺地操作
完整的自動化套件:控制器, 搖桿, 緊急停止開關, 極限開關 (GOM Lift)

自動化-機械手臂整合

由ATOS軟體直接控制
適合掃描複雜幾何工件
適合大量或重覆性工件掃描
快速規劃量測路, 可任意安插新路徑
自動化量測界面(Virtual Measure Room)用以管理自動掃描流程的路徑及量測
對於有錯誤量測資料自動重覆量測
對於錯誤處理具有多樣選擇的回應機制
離線教導及防碰撞管制(需要VMR模組)

案例應用:

1.一般量測應用

檢測案例

案例名稱

完成測量3D量測資料

案例名稱

完成測量3D量測資料

 

案例名稱

完成測量3D量測資料

 

 

 

 

 

 

 

作者 |7 月 7th, 2015|技術文章|在〈最新CAV電腦輔助檢測技術〉中留言功能已關閉

高精度五軸加工技術之最新應用

高精度五軸加工技術之最新應用

蛻變的Delcam
• 1960s劍橋大學CAD/CAM研究育成為最大的CAM軟件公司(CIMdata報告)
• PowerMILL高端CAM市場最普及服務分怖80國家300據點
• 自有大型五軸機,車銑複合機對外加工
• 歷史:1950NC–1960CNC–高速加工–5軸加工–銑車加工

■五軸加工設備與生產多曲面產品

5軸應用技術加工效益

•加工深穴模具,減少放電加工

•提高刀具使用率(刀腹,刀緣切削取代刀尖靜點)

•延長刀具壽命

•減少用刀數

•允許加工倒勾區域,一體成型

縮短刀具夾持,提高加工速度&表面加工精度與品質

 

■範例_鍛造模具-齒輪加工時間比較

 

■導入5-軸加工機的思維

• 一機多用
• 3軸高速加工
• 3+2軸定位加工&5軸鑽孔
• 5軸連續加工
• 技術提升&成本降低
• 更快的進給及主軸轉速
• 更好精度&剛性
• 標準機型價格降低
• CAM功能提升

 

■Delcam的新專利

專為碳化鎢鋼刀的粗加工策略-可以控制刀具與材料
• 最佳切削角度
• 恒定的切削進給
(應用於2軸、3軸,3+2軸和再次殘料粗加工)節省加 工時間 【60%】 延長刀具與機台壽命 全部的路徑切削角度維持在最佳 46°

 

■Delcam的新專利

可以取得機台性能DNA的數據,自動優化最佳切削效能:
• 最有效率的擺線速率
• 最合理的點分佈
• 圓弧和直線間的最佳速率轉換
• 最好的機台動平衡
• 能自動優化加工路徑 ,發揮機台最佳的效能

 

■5軸加工機上量測_機上檢測好處
• 預防性品質管制
• 增加生產之信心
• 減少廢品成本
• 提高生產良率

作者 |7 月 7th, 2015|技術文章|在〈高精度五軸加工技術之最新應用〉中留言功能已關閉