緊跟汽車(chē)行業(yè)與城市出行趨勢——伊之密創(chuàng )新工藝技術(shù)

緊跟汽車(chē)行業(yè)與城市出行趨勢——伊之密創(chuàng )新工藝技術(shù)

——Dr. -Ing. Hans Wobbe 伊之密首席戰略官

人們對出行的需求及各國對于減少碳排放的壓力，催生了汽車(chē)行業(yè)的一些新的概念。談到新能源汽車(chē)，電動(dòng)滑板車(chē)或其它城市交通工具，輕量化設計的重要性首屈一指。因此，所用高分子材料成型的制品必須要有完美的表面效果和高品質(zhì)的設計。從以上的陳述中可以看到，未來(lái)行業(yè)的重點(diǎn)趨勢與塑料機械行業(yè)休戚相關(guān)的技術(shù)和工藝包括：

• - 輕量化設計

• - 組合技術(shù)

• - 塑料工業(yè)4.0

• - 3D打印

這些行業(yè)焦點(diǎn)對伊之密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，同樣具有戰略意義。

輕量化技術(shù)

眾所周知的發(fā)泡注塑工藝是制造輕量化產(chǎn)品的理想選擇。伊之密開(kāi)發(fā)了一種全新的螺桿設計，可提高玻纖增強塑料的塑化率和性能。此外，設備價(jià)格也大幅下降。在德國，伊之密已成為發(fā)泡注塑工藝生產(chǎn)新標準制定者中的一員。另外，伊之密還解決了發(fā)泡注塑表面質(zhì)量差的缺點(diǎn)。憑借模具腔內一層薄薄的陶瓷層，客戶(hù)便可以以較低的投資成本獲得完美的表面。

與物理發(fā)泡注塑相關(guān)的技術(shù)，比如水輔注射成型技術(shù)（WIT） 或氣輔注塑成型技術(shù) （GIT）也已開(kāi)發(fā)并向客戶(hù)提供。對此，我們已與德國技術(shù)合作伙伴PME fluidtec開(kāi)展了緊密的合作。舉例來(lái)說(shuō)，基于WIT工藝，可在塑料零件的厚壁區域生成空腔或空心區，從而降低最終零件的重量。此外，還可以大幅度減少冷卻時(shí)間，防止制品縮水。

輕量化設計通常意味著(zhù)用塑料部件替換金屬零件。因此，客戶(hù)必須在零件的最終設計中選用機械性能高的聚合物：纖維增強塑料。伊之密與德國技術(shù)合作伙伴C4PP共同開(kāi)發(fā)了直接注射成型工藝(DIM)。DIM的優(yōu)勢在于能夠將材料成本大幅削減至原來(lái)市場(chǎng)成本的50%。一臺注塑機配備有特殊的螺桿。在注塑機上連接了一個(gè)纖維切割和喂料裝置。纖維長(cháng)度可以調整，纖維量可以通過(guò)調整速度而改變，和/或通過(guò)投入裝置的粗紗數進(jìn)行修正。因此，您不再需要購買(mǎi)價(jià)格昂貴的纖維填充塑料。您只需購買(mǎi)便宜的通用樹(shù)脂和纖維粗紗，加工有自主配方的聚合物，玻璃纖維、天然纖維或碳纖維均可使用。

組合技術(shù)

正如前文介紹中所提及，塑料部件的外觀(guān)和觸感在塑料制品行業(yè)中起著(zhù)巨大的作用。尤其是在進(jìn)行需時(shí)較長(cháng)的發(fā)泡注塑時(shí)，只有使用急冷急熱的方法才能得到較高的表面光澤度，但缺點(diǎn)是投資成本較高，而且生產(chǎn)周期較長(cháng)。簡(jiǎn)單的模具腔壁陶瓷涂層為客戶(hù)帶來(lái)了突破。

以熱塑性塑料基體表面PU包覆成型的發(fā)動(dòng)機蓋試模樣品

組合技術(shù)或集成技術(shù)提供了多種改善最終塑料部件外觀(guān)和觸感的方法。組合技術(shù)的思路來(lái)源于對已知行業(yè)工藝的跨技術(shù)應用潛力分析。材料與工藝的組合是伊之密在中國總部及其位于德國亞琛的研發(fā)中心研究活動(dòng)的一個(gè)重要里程碑。第一個(gè)研究成果就是所謂“反應注塑成型”工藝（ReactPro）的開(kāi)發(fā)：根據與德國Frimo公司簽訂的獨家協(xié)議，伊之密開(kāi)發(fā)了以PU涂層包覆熱塑性載體部件的工藝。簡(jiǎn)言之，ReactPro系統就是我們的工程師們將其標準DP兩板注塑機與Frimo公司的PU設備相結合。伊之密這一“更智能，更好”的做法來(lái)源于與技術(shù)合作伙伴 - 德國GK Concept公司共同開(kāi)發(fā)的創(chuàng )新模具概念所提供的技術(shù)?？蛻?hù)可以通過(guò)ReactPro工藝生產(chǎn)具有高光澤表面的塑料部件；如果需要，還可以使其表面具有柔軟的觸感。

另一個(gè)為制品帶來(lái)更好的“外觀(guān)和觸感”的例子是“背注塑裝飾成型”工藝（DecoPro）的開(kāi)發(fā)，這一工藝方案已在2018年的中國國際橡塑展上展示。DecoPro 在熱塑性載體上背注塑鋁箔，其最終展示部件是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機蓋。該模具設計集成了鋁箔切割裝置，使鋁箔能通過(guò)輥子連續進(jìn)給。在這一生產(chǎn)案例中，由背注射裝飾成型（DecoPro）生產(chǎn)的部件外觀(guān)和觸感都酷似金屬!

塑料工業(yè)4.0

“工業(yè)4.0”是人人都在談?wù)摰男袠I(yè)趨勢!一方面，這是有關(guān)處理由原材料供應商以及整個(gè)供應鏈中的機器和傳感器提供的大量的不同數據的問(wèn)題；另一方面，則是注重于標準化分析，并將這些數據應用于新的業(yè)務(wù)模式。伊之密已準備好加入這一新的行業(yè)大潮，并提供所有經(jīng)歐洲塑料和橡膠機械制造商協(xié)會(huì )（Euromap）認證的標準化接口。

工業(yè)4.0中的一個(gè)典型應用產(chǎn)品就是伊之密最新開(kāi)發(fā)的聚合物直接注塑（DCIM）：DCIM是一種基于注塑機（IMM）和聚合物輸送系統（CDS）等主要組件的集成生產(chǎn)系統。從機械設計工程師的角度來(lái)看，DCIM 還屬于上文提到的“組合技術(shù)”。CDS(聚合物輸送系統)由兩個(gè)子系統，即單螺桿配混擠出機和對不同聚合物成分、添加劑進(jìn)行稱(chēng)重配比的喂料系統組成。CDS將熔融的聚合物配混并輸送到注塑機的落料口，注射成型最終制品。

DCIM系統在伊之密技術(shù)中心

這為終端客戶(hù)提供了多種優(yōu)勢：一方面，客戶(hù)可以使用較便宜的通用聚合物和添加劑生產(chǎn)所需的改性聚合物。這可以保證較低的材料成本，根據不同配方，最高可節省50%的成本。另一方面，客戶(hù)根據自己的配方運行生產(chǎn)，掌握專(zhuān)門(mén)技術(shù)。這也適用于當用戶(hù)僅需小批量特殊聚合物生產(chǎn)的情況。有時(shí)候，除了價(jià)格高昂，改性聚合物加工公司還要讓客戶(hù)等待很長(cháng)一段時(shí)間才會(huì )交貨！

回到工業(yè)4.0的話(huà)題，其最后一個(gè)要點(diǎn)是：整個(gè)生產(chǎn)鏈從原材料配方開(kāi)始，到生產(chǎn)出最終制品結束。伊之密的技術(shù)合作伙伴德國Exipnos公司是材料配方的專(zhuān)家，提供適合客戶(hù)所需的配方。該配方將通過(guò)云發(fā)送到DCIM系統上，并能按需更改。此外，基于回收材料的聚合物也可以請Exipnos開(kāi)發(fā)配方，用配置了DCIM系統的注塑機進(jìn)行加工。

3D打印

3D打印或者說(shuō)，增材制造(AM)是一種著(zhù)名的制造工藝，在不需要使用模具的條件下，將塑料或金屬材料加工成最終所需制品的形狀。德國伊之密開(kāi)始了項目名為“SpaceA”的初創(chuàng )業(yè)務(wù)部門(mén)，開(kāi)發(fā)了一系列用于生產(chǎn)聚合物零部件的柔性增材制造系統。SpaceA是一種以熔融沉積建模(MDM)工藝為基礎的模塊。該工藝最初由亞琛大學(xué)塑料加工研究所(IKV)開(kāi)發(fā)。在IKV開(kāi)發(fā)該工藝的前研究工程師現受雇于德國伊之密，是SpaceA業(yè)務(wù)部門(mén)的負責人。通過(guò)MDM工藝，您可以使用眾所周知的通用高分子聚合物加工，達到出色的零件成型速度，就如人人熟知的注塑成型工藝一樣。并且，還可以加工諸如帶30%CF的PA等高填充和纖維增強聚合物。

SpaceA前的合影：左一為德國伊之密增材柔性制造中心產(chǎn)品經(jīng)理Nicolai Lammert，右一為伊之密董事總經(jīng)理甄榮輝

因此，與其他AM工藝相比，SpaceA在生產(chǎn)效率方面具有巨大優(yōu)勢。因此，SpaceA不僅是一臺用于生產(chǎn)原型產(chǎn)品的機器，更是第一臺能用于可盈利生產(chǎn)的“3D打印機”。

如果需要，SpaceA增材制造系統可以配備關(guān)節式機器人，還可以組合減材制造工藝（如磨削或銑削等）添加到生產(chǎn)單元內；復雜嵌件的功能集成也沒(méi)有問(wèn)題，并且可保證最終部件的高度設計自由度。如上所述，SpaceA的重點(diǎn)不僅僅是高分子聚合物部件的原型生產(chǎn)，更重要的是，該系統能達到中小批量的可盈利生產(chǎn)，可與注塑工藝相媲美。