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三重工艺整合带来量身定制的软触感部件
作者:Michael Fischer
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注塑机, 立式注塑机, 二手注塑机, 真空成型机, 发泡注塑机, ...
“Varysoft”工艺方面的进展为制造商和用户带来了软触感部件的新视野,这主要归功于工艺所采用的旋转压板模具。作为一种灵活而又经济有效的制造工艺,该改良工艺如今已能加工具有较厚泡沫层和优质触觉和光学表面的柔软部件。

历时五年多,总部设在瑞士Busslingen的Georg Kaufmann Formenbau AG公司才推出了自主研发的Varysoft工艺。该工艺基于一个特殊的滑动台模具,专用于生产由模制基体、含可变厚度区域的发泡区和模内预成型的装饰层组成的三层模制品。在新闻发布会上,该工艺被推荐用于制造“超舒适的私家车内饰件”。尽管创新的软触感技术对汽车内饰的重要性不言而喻,潜在客户的反应却并不热烈。这一现象可能会在改良的Varysoft工艺在K2013展上的成功展示之后有所改变。

改良工艺概念的灵感

2012年,总部位于韩国首尔的现代起亚汽车集团展开了一项关于Varysoft工艺是否适用于在正常条件下进行批量生产的调查。为了执行这一项目,Kaufmann还对现有的仪表板进行了修改,并使工艺技术适用于滑动台模具生产。当总部设在奥地利施韦特贝格的恩格尔奥地利有限公司对模具生产的样品进行了检查之后,他们产生了一个新的想法。双方联合评估的结果是,该工艺只需在技术上经过“现代化”改造即可充分发挥其潜力。他们的想法是将工艺概念转化为能够更快、更有效地生产出更优质的软触感部件的旋转压板模具。此外,该部件(仪表板)由装饰薄膜(PP泡沫层压而成的TPO薄膜)、基体(PC/ABS聚合物)和两者之间的PU泡沫层组成。

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模具概念—绝对创新

经过多次可行性研究,这一概念正式确立。接下来的挑战是如何集成设备和工艺技术以及搬运,从系统层面考虑,则是如何生成一个全自动化的工艺。因此,压花、发泡注塑和PU发泡等真空热成型工艺步骤必须通过恩格尔duo 3550/650 picocombi M注塑机集成在一个小型制造单元里。该单元还包含用于薄膜预热的IR炉、用于成品部件修边的二次加工台以及用于搬运的线性机械手(型号:恩格尔viper 40 double)和六轴机械手(型号:恩格尔easix)。

另一项挑战是开发出一个适用于集成成型力、提升力和开模力各不相同的热成型、注塑成型和发泡等工艺步骤的模具概念。所选的解决方案可以说是一种绝对的创新。

无论是闭模还是开模之时,热成型都不会对锁模力或压板产生任何影响,因此它不仅可以装在远离中心的位置,而且可以完全超出锁模装置的投影范围。准确地说,该工序是附带集成压花的真空热成型操作。工序使用的多孔结构镍壳模实际上通过0.7巴的真空系统将热膜吸入腔内。当模具闭合时,之前光滑的薄膜已轧上理想的花纹和饰边。

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为了节省材料和重量,热塑性基体选用MuCell单元(供应商:Trexel Inc.公司,总部设在美国马萨诸塞州威尔明顿市)进行注塑成型,即热塑性基体使用氮气物理发泡成型。注塑模位于旋转压板和固定压板之间。

Varysoft工艺为设计提供了极大的自由度,甚至连带有压花饰边的木纹表面也能实现。

PU发泡模与注塑模处于相同高度,位于旋转压板和可移动压板之间。它的供料是来自于高压混合和计量系统的反应混合物(制造商:亨内基公司,总部设在德国圣奥古斯丁),其混合头位于模具的底面。

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两个级别的系统操作

设计时考虑的重要因素之一使所有工作步骤安排兼容最佳工作流程,同时还要考虑到最短距离。因此,制造单元被设计成紧凑型。严格来说,该系统分为两个阶段进行操作,从而显著降低空间要求。因此,红外线炉安装在机器靠近热成型模具的顶部,以缩短加热膜和型腔之间的距离。

线性机械手被设计为双塔结构。这实际意味着,两个机械手在同一个主轴上沿纵向机器方向运行。后机械手负责将膜坯放入炉子并由此进入热成型模具,而前机械手则负责管理一系列广泛的任务。打开模具后,它首先将预成型的薄膜从热成型模腔转移到发泡模腔,然后从模具的另一侧取下成品部件。

带模芯侧的旋转压板、热成型(右上灰色部分)和注塑成型(右下)。如图左侧所示,已放入预成型膜(底部)的发泡模凹模和机械手正在将新的薄膜放入热成型模具(顶部)。
当模具开始旋转之后,后机械手将下一个加热膜放入热成型模腔。随后,两个机械手回到它们的起始位置,而在途中,它们还将成品部件传送到注塑机旁边的修整台。恩格尔easix六轴机械手正装在边上。它用超声波刀头(制造商:海尔曼超声技术有限两合公司,总部设在德国卡尔斯巴德)将悬垂薄膜切掉。

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在控制方面,整个制造单元都集成到恩格尔新一代控制系统300 CC。用户可以通过CC300执行所有系统部件的操作和参数化。

并行工艺序列

周期的复杂性可从表中的细分工作步骤看出(见表),这也说明,薄膜的热成型和压花、基体的注塑成型和泡沫填充(步骤9)是同步进行的。起亚仪表板的周期时间是115秒,注塑量是420克。

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基体是决定可重复性的重要因素之一。注塑成型的部件—上述为成品部件—在取下之前一直被锁在模芯里,从而确保其在被传送到发泡模腔之前精确地固定在模内。因此,无论部件是手动(可能变形)还是自动插入,都能确保其定位精度。泡沫则在变形的部件后面流动。按照此处提出的概念则不可能出现上述问题,因为基体在腔内可重复定位,因此比之前的工艺具有更高的定位精度。

前景

本文所述的Varysoft工艺实现了具有较厚泡沫层的部件的生产,即使它们的厚度各不相同。与其他工艺相比,该工艺提供了更好的柔软度。另一个优势是较大的设计自由度,因为该工艺将底切加入了模具设计。由于系统组件之间具有较短的距离,周期时间也显著降低,即使此处仍存在进一步改进的空间。此外,该制造单元比具有单独热成型工艺的系统所需的空间要少得多。

整个工艺具有可重复性。具体而言,它与各个工艺步骤的温度有关。只要添加合适的制剂之时,它还能通过改变基体和加热膜的余热来有选择地影响聚氨酯的反应时间,从而使反应时间显著缩短而无需结合储备或公差带。

一般情况,该工艺还适用于加工其他装饰材料,如纺织品或皮革。它为用户和制造商提供了全新的应用范围。
文章内容仅供参考 (投稿) (9/25/2014)
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