数字咬花：利用数字数据让树脂具备皮革的外观

作者：富冈 恒宪    来源：《日经制造》

欢迎访问e展厅 展厅 1 塑料模具展厅 注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ... 2013年4月17～20日，为期四天的“INTERMOLD2013/模具展2013/模具冲压加工技术展2013”在东京有明国际会展中心举办。会上，一项名为“数字咬花”的加工技术吸引了众多参观者的关注。 咬花是指在模具表面形成的微细的纹路。通过把形成在模具表面的咬花转印到树脂成形制品上，可以形成如同皮革一般漂亮、富有设计性的纹路（装饰图案）。一般的方法是利用蚀刻在模具表面形成微细纹路，而数字咬花是将CAD/CAM等数字技术与切削、放电加工、激光加工等机械加工技术组合在一起实现同样效果的方法。 数字咬花与过去的蚀刻方式相比具有以下优点：（1）无需依靠熟练工即可实现自然的咬花；（2）便于实现咬花加工商已有装饰图案中没有的咬花；（3）咬花不随制作的模具发生变化；（4）不产生掩模胶带、蚀刻使用的酸性溶液等工业废弃物；（5）容易模拟加工、修改花纹。 需要熟练技术的传统咬花加工 下面是传统的蚀刻咬花加工的流程。 首先是通过“清洗”工序，除去模具上附着的油污和灰尘。然后是用胶带和涂料遮挡住模具侧面和底面不进行咬花加工的部分的“掩模”工序。之后是使用耐酸油墨等材料描绘出作为咬花的微细花纹的“印花”工序。接下来，使用酸性溶液等，“腐蚀”模具表面没有耐酸油墨覆盖的露出来的部分，在模具表面形成有凹凸的纹路。根据咬花纹路的复杂程度，印花与腐蚀有时要重复多次。最后一道工序时按照需要，通过喷砂等方式调整光泽度。 印花工序中，除了使用耐酸油墨之外，还可以使用曝光用薄膜和光刻胶。先在曝光用薄膜上绘制咬花的纹路，再在模具表面涂抹光刻胶，贴上薄膜，通过曝光与显影，在表面保留与咬花纹路对应的光刻胶。然后使用酸性溶液，腐蚀模具表面没有光刻胶覆盖的暴露出来的部分。 传统的蚀刻方式的大部分工序都是手工操作。而且，为了使咬花更加自然，使用耐酸油墨描绘微细的纹路、使平面的曝光用薄膜与模具的曲面形状紧密贴合的操作需要非常熟练的技术*。而且，蚀刻方式还会产生掩模胶带、酸性废液、曝光用薄膜、光刻胶等工业废弃物。 *要想让曝光用薄膜与模具的曲面形状紧密贴合，就必须把薄膜割开。这时，为了让咬花显得自然，还要补绘纹路以掩盖接缝。 在三维数据上粘贴凹凸数据 而数字咬花的流程则要简单的多。首先，创意设计师把咬花纹路制作成有深浅的二维数据。然后使用三维创意设计用CAD“freeform”和三维CG软件“Maya”等工具，把二维数据作为凹凸纹理，粘贴在树脂部件（或模具）的三维数据上。 接下来，为凹凸纹理添加与深浅程度相对应的高度信息（凹凸数据）。然后在树脂部件（或模具）的三维数据上减去（或加上）凹凸数据，制成带咬花的三维数据。最后，以STL（Standard Triangulated Language）数据的形式输出，制成CAM加工使用的NC数据，进行咬花加工。 在树脂部件（或模具）的三维数据中减去（或加上）凹凸数据的时候，还可以在计算机上设置掩模，制作不添加凹凸数据的区域。不仅如此，对于不同的区域，还可以使用不同的纹路。 如上所述，到制作NC数据为止，数字咬花加工的各个步骤都是在计算机上完成，不仅途中修改咬花纹路非常方便，还可以轻松地在拼接使用的部件上实现连续的花纹。除此之外，有助于实现对齐花纹等调整操作的输入装置也已登场，进一步降低了实现自然的咬花的难度。 软件、机床及材料的发展使数字咬花成为可能 在模具表面加工出咬花可以使用的方法包括切削加工、放电加工、激光加工等。 其中，牧野铣床制作所采用的是使用石墨电极的放电加工方法。具体来说，就是按照上面介绍的步骤，使用freeform等工具，以STL数据的格式输出带咬花的三维数据，把数据发送到该公司的CAM软件“STLCAM”中，制作出切削石墨电极使用的NC数据，以及切削模具材料（钢块）（粗加工）使用的NC数据。这种加工方式的实现，依靠的是freeform等软件的发展，切削石墨电极的加工中心和将电极形状转印到模具上的放电加工机的进化，以及能够在石墨电极和模具上形成细微形状的材料的登场。 森精机制作所是利用激光加工实施咬花加工。这种方式是使用Maya这一软件，以STL数据的格式生成带咬花的三维数据，发送到SAUER的激光加工用CAM软件“LASERSOFT 3D”中，制作出形成咬花所需的激光加工用NC数据。SAUER已经推出了适合此类咬花加工的激光加工机“LASERTEC 65 Shape”，使用LASERSOFT 3D可以制作该激光加工机使用的NC数据。 如上所述，数字咬花不会产生掩模胶带以及用于蚀刻的酸性溶液等工业废弃物。使用CAM软件的加工模拟功能，还能事先确认效果。而且，因为制作模具使用的是相同的NC数据，所以还可以消除模具之间咬花纹路的微小差异。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/15/2013)