热成型行业新技术新应用

随着塑料成型组件的要求日益提高,机械制造商和用户迎来了新的挑战。可优化壁厚的新颖工艺、创新测量方法的发展以及适用于模拟热成型的先进模型,为这些挑战提供了应对之策。

热成型的目标在于实现具备特定功能的成型组件的精确与可重复制造,其中包括机械稳定性、透气性、形状与尺寸保持性、形状精度、透明度、光泽度、颜色真实度。机械稳定性往往是最重要的标准,因为它在很大程度上控制着材料的用量和成本。

根据具体应用,成型组件80%以上的成本为材料成本。通过优化成型组件壁厚,可以在减少材料用量的同时提升机械稳定性。

推动热成型行业最新发展的主要驱动力是制造薄壁成型件,从而降低生产成本。由于薄膜、片状半成品和单面成型模具轮廓的起始厚度均匀,通过选择合适的工艺以及最佳的加工和模具参数,可以最大限度地实现这一目标。在尽量减少材料用量的前提下保证高品质,要求能够掌握材料特性、成型加工的详细知识,以及成型工艺的关键参数。成型组件质量的优化是一项高度复杂的任务,并且是诸多在研项目工艺参数化以及创新型加热、成型与测量工艺获得新发展所要解决的主题。德累斯顿Fraunhofer IVV正通过开发新的工艺以应对这些挑战。

开发工作目标

由于局部温度分布不均匀会直接影响局部成型特性,所以优化半成品的加热是制造均匀壁厚成型组件的方法之一。为此德累斯顿Fraunhofer IVV已开发出一系列技术解决方案,包括使用激光束、红外光束和印刷陶瓷接触式加热器。例如,使用动态的陶瓷接触加热系统Cera2Heat可以使材料用量减少30%,但这些系统尚未实现广泛的工业应用。

除了对加热过程进行优化之外,还有一种选择,即直接在成型过程中影响壁厚。气动或机械预拉伸材料已很普遍,其中柱塞的设计是一个极其复杂的任务,涉及到材料、表面、几何形状、运动,这需要高度熟练的工具制造商,并且对优化存在严格的限制。测量拉伸力分布状况有助于成型质量的在线评估。然而,针对特定应用调整并生产出柱塞不仅耗时而且昂贵。这一事实,加上摩擦对成型结果的影响以及相关的磨损迹象,正是德累斯顿Fraunhofer IVV要投入相当大的努力以取代柱塞的原因。

作为对柱塞的替代或补充,成型空气直接影响成型结果这一事实或可加以利用。所谓成型空气影响热成型(FIT),即成型空气引起定制的局部气动预拉伸,从而对待处理材料产生特定的力学和热影响。作为IGF 18536 BG/1项目的一部分,这项技术目前正在德累斯顿Fraunhofer IVV进行开发。