微型部件的制造一直是屬于注射成型技術(shù)的應(yīng)用范疇,然而,一種“神奇”的熱成型加工技術(shù)卻能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的微型部件。在第16屆SPE熱成型技術(shù)年會(huì)上,人們討論了微熱成型工藝,提出了該工藝在微電子機(jī)械市場(chǎng)領(lǐng)域中的巨大應(yīng)用潛力。人們同時(shí)討論的技術(shù)還包括:“類鉻效果”的TPO部件、可降低成型周期的“四運(yùn)動(dòng)工位活塞”,以及可快速更換模具的PD500 Mega 氣缸。 W=j[V
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微熱成型技術(shù) a6D &/8
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德國(guó)Forschungszentrum Karlsruhe公司的微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究院是一家大型的、以政府基金為基礎(chǔ)的研究機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的研究人員開(kāi)發(fā)了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的熱成型工藝,據(jù)說(shuō)該工藝可成型尺寸在0.1~1000nm之間(1000nm=1μm)的微型部件,首次達(dá)到了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的微成型要求。開(kāi)發(fā)該工藝的目的是為了滿足生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)ξ⑿筒考男枨螅缬糜谒帉W(xué)研究的生化試劑的合成與分析用一次性LOC微射流裝置。 igIRSN}h
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作為一種微觀改進(jìn)的技術(shù),這種新的熱成型系統(tǒng)包括3個(gè)部分:帶有微型型腔的平板模具,一臺(tái)用于產(chǎn)生真空和氣壓的帶孔壓板,以及模具與壓板之間的密封設(shè)施。其工藝過(guò)程是:將模具安裝到一臺(tái)實(shí)驗(yàn)室用的壓機(jī)上,然后將一片塑料薄膜(20~50μm)嵌入模具中。壓機(jī)閉合后,盡管在模具與壓板之間的薄膜沒(méi)有被壓緊,但是仍然獲得了一定的真空度。隨著模具的完全閉合,薄膜被壓緊,同時(shí)也被加熱,當(dāng)薄膜達(dá)到熱變型溫度以后,就會(huì)在大約50bar的氣壓作用下流入模具型腔中,這時(shí)模具已經(jīng)冷卻到20℃,低于材料的熱變型溫度。隨著氣壓的下降,模具打開(kāi),微型部件即被成型出來(lái)。 U7K,AflK?M
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據(jù)介紹,該工藝中使用的模具可以通過(guò)機(jī)加工、EDM、光刻、電鍍、濕法或干法蝕刻、激光等技術(shù)進(jìn)行加工。金屬、陶瓷、玻璃和硅碳化合物可用作模具材料。該工藝可使用50μm厚的聚苯乙烯、聚碳酸酯或者環(huán)狀烯烴共聚物薄膜。 y`\@N"Cf
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優(yōu)于注射成型 419x+3>}
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微熱成型技術(shù)的第一個(gè)應(yīng)用是10mm×10mm的生物培養(yǎng)芯片,在每一個(gè)芯片上有675個(gè)凹坑。以前這種芯片是采用微注射成型技術(shù)生產(chǎn)的,在成型后還需要由人工去掉料把,F(xiàn)在采用微熱成型技術(shù)則能夠制造出幾μm厚的部件,且表面光滑,這一點(diǎn)是其他方法難于實(shí)現(xiàn)的。 !j:9`XD|
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熱成型技術(shù)被應(yīng)用于微型部件的制造領(lǐng)域中。圖為由德國(guó)研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)出的新型工藝生產(chǎn)的細(xì)胞培養(yǎng)片,上面布滿了微型凹穴 6N",-c
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目前微熱成型技術(shù)的局限性在于,需要由人工進(jìn)行操作,從而使成型周期相對(duì)較長(zhǎng),一般需要10min,因此,目前該技術(shù)的發(fā)展方向是開(kāi)發(fā)自動(dòng)化的壓力系統(tǒng)和成型系統(tǒng),以及先進(jìn)的加熱系統(tǒng),通過(guò)保持模溫,以取代對(duì)薄膜的預(yù)熱過(guò)程,從而降低成型周期,提高產(chǎn)率。 +aJ>rR
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據(jù)說(shuō),目前該微熱成型技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備將其專利技術(shù)許可頒發(fā)給歐洲和美國(guó)的熱成型加工商,醫(yī)藥包裝行業(yè)將成為該技術(shù)應(yīng)用的首個(gè)領(lǐng)域。 3?c3<`TW
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類鉻效果的TPO部件 HW=C),*]cR
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在零部件產(chǎn)品的年競(jìng)爭(zhēng)比賽中,汽車(chē)類產(chǎn)品中的最高獎(jiǎng)項(xiàng)被授予了一個(gè)卡車(chē)保險(xiǎn)杠部件。該保險(xiǎn)杠部件由3部分組成,其兩個(gè)末端的TPO蓋具有類似于鉻的表面效果,據(jù)說(shuō)這是通過(guò)所謂的厚片材成型技術(shù)(Thick Sheet Forming)加工而成的,即將裝飾薄膜層壓在片材上以成型出該部件。 Hc>m;[M)l
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Hendrickson 國(guó)際公司是一家卡車(chē)保險(xiǎn)杠的制造商,該公司將類鉻薄膜粘在0.187in(1in=25.4mm)厚的TPO片材上。Thermoformer Profile Plastics公司使用低壓技術(shù)生產(chǎn)出的具有A級(jí)表面的部件達(dá)到了鉻鋼的效果。據(jù)說(shuō)選擇TPO是因?yàn)槠湓冢?0℃時(shí)仍表現(xiàn)出良好的柔性和抗沖擊性能。 I/&%]"[^u
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Marbach開(kāi)發(fā)出了一種所謂“四運(yùn)動(dòng)工位活塞”(four-motion plug)用于方形PP容器的加工,據(jù)說(shuō)它能夠?qū)⒊尚椭芷诮档?0%。其凸輪驅(qū)動(dòng)的“手指”可將材料延展到各個(gè)角落,因此能夠用更薄的片材進(jìn)行更快速的成型。這種由規(guī)則泡沫制成的活塞能夠使部件重量減輕達(dá)20%以上,可用于PP肉盤(pán)或者黃油桶的生產(chǎn)。該技術(shù)在歐洲及澳大利亞的第一個(gè)用戶是Huhtamaki公司。 qu-B|
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對(duì)于大規(guī)格產(chǎn)品的成型制造商來(lái)說(shuō),一種來(lái)自Technology LLC公司的PD500 Mega 氣缸能夠迅速定位并鎖定模具,可承受25000lb的壓力。其高強(qiáng)度的鋼把手能夠耐受高剪切負(fù)荷,并快速更換或定位模具,據(jù)說(shuō)它能夠?qū)⒏鼡Q時(shí)間從1h減少到10min。 M@`;JjtSA
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(作者:Ioseph A.Grande 來(lái)源:PT《現(xiàn)代塑料》)