氣體輔助注射成型的案例
氣體輔助注射成型你了解多少？
與傳統的注射成型的方法相比較，氣體輔助注射成型有如下優點。
1.夠成型壁厚不均勻的塑料制件及復雜的三維中空塑件。
2.氣體從澆口至流動末端形成連續的氣流通道，無壓力損失，能夠實現低壓注射成型，由此能獲得的殘余 應力的塑件，塑件翹曲變形小，尺寸穩定。
3.由于氣流的輔助充模作用，提高了塑件的成型性能，因此采用氣體輔助注射有助于成型薄壁塑件，減輕 了塑件的重量。
4.由于注射成型壓力較低，可在鎖模力較小的注射機上成型尺寸較大的塑件。
氣體輔助注射成型存在的缺點如何？
氣體輔助注射成型存在如下缺點。
1.需要增設供氣裝置和充氣噴嘴，提高了設備的成本。
2.采用氣體輔助注射成型技術時對注射機的精度和控制系統有一定的要求。
3.在塑件注入氣體與未注入氣體的表面會產生不同的光澤。
展開 一文了解氣體輔助注射成型
原理：氣體輔助注塑系統，是把惰性氣體（通常用氮氣）經由分段壓力控制系統直接注射入模腔內的塑化塑料里，使塑件內部膨脹而造成中空，但仍然保持產品表面的外形完整無缺。
氣輔注塑成型可被認為是中空吹塑成型的變型，其過程是先向模具腔中注入經過準確計量的占模腔一定比例的塑膠熔體，這一過程稱為“欠料注塑”，再直接往熔融塑膠中注入一定體積和壓力的高壓氮氣，氣體在塑膠熔體的包圍下沿著阻力最小的方向擴散前進。
由于靠模壁部分的塑膠溫度低，表面粘度高，而製作較厚部分中心塑膠熔體的溫度高，粘度低，所以氣體容易對中心塑膠熔體進行穿透和排空，在制件的厚部形成中空氣道，而被氣體所排空的熔融塑膠又被氣體壓力推向模具末端直至充滿模具型腔，在冷卻階段壓縮氣體對塑膠熔體進行保壓補縮。待制品冷卻凝固后再卸氣，然后開模頂出。
氣輔注塑方法主要有以下兩種：
1）封閉式氣體注射（SEALED INJECTION GAS)方法：
是把氣體直接注入模腔內，使塑料成品中空的方法。無需采用活閥，只是通過簡單模具加工，把氣輔氣嘴裝在模具中。
在同一模具上，可有單一或多個注入氣體的地方，這視乎同產品的需要，要求令產品有良好效果和提供產品設計有較大的靈活性。
2）可從注塑機的射嘴進氣（IN-GAS NOZZLE）方法：
可在注塑機上安裝一個特制封閉注氣射嘴。
應用氣體輔助注塑技術，有以下優點：
自由設計
綜合功能較為復雜的塑膠零件可以整裝為單一的組件.
可以在同一零件上結合厚壁和薄壁部分.
使用空心的"加強筋"部分可以提高其強度.
提高零件質量
由于減小了微收縮,因此扭曲和變形就減少了.
展開 新技術——水輔助注塑成型技術介紹
利用現有的對氣體輔助注射成型所積累的經驗，來建立水輔助注塑成型技術和相關模具設計方法，以及了解水輔助注塑成型的可行性及局限性和成型質量，并與傳統注塑成型以及氣體輔助注塑成型做一比較，以建立完整的具有指導意義的理論和技術資料，使水輔助注塑成型技術得到快速發展和應用，正是各國科學家的努力方向。目前，由于水輔助注塑成型技術還是一項新興的技術，如下的關鍵問題亟待解決
在注水前，注射壓力和工藝方法在各個方面都是不變的，這就提出了怎么樣注水和在哪注水的問題以及怎樣把水排出去，用什么相關的設備和控制技術來完成等問題。其他問題集中在注水孔和閥門的設計以及模具的調整方面，特別是水的密封問題。這也是水輔助注塑成型不會很快取代氣體輔助成型的原因所在。
水輔助注塑成型技術適應性的研究。需要利用各種不同高分子材料（含玻璃纖維和不含玻璃纖維以及其他微納米添加劑等）對其工藝特性、結構特性、質量（力學性能、表面質量等）的基礎研究、控制系統進行系統性的研究，以獲得必要的技術資料。
水輔助注塑成型是近幾年新興發展起來的注塑成型技術，因此相關的研究與文獻資料都相當有限，在整個設備的建立上幾乎都沒有完整的參考資料。但是從其與氣體輔助注塑成型相比較可以看到，水輔助注塑成型在未來將有更廣闊的應用領域。因此在現有條件下，充分利用已有的氣體輔助注塑成型工藝研究基礎開展有關水輔助注塑成型研究，不僅能填補國內空白，而且也可參與國際的科研競爭，促進其商品化進程。
展開 氣輔注塑工藝的應用
氣體壓力大，易于穿透，但容易吹穿；氣體壓力小，可能出現充模不足，填不滿或制品表面有縮痕；注氣速度高，可在熔料溫度較高的情況下充滿模腔。對流程長或氣道小的模具，提高注氣速度有利于熔膠的充模，可改善產品表面的質量，但注氣速度太快則有可能出現吹穿，對氣道粗大的制品則可能會產生表面流痕、氣紋。
d 延遲時間
延遲時間是注塑機射膠開始到氣輔控制單元開始注氣時的時間段，可以理解為反映射膠和注氣“同步性”的參數。延遲時間短，即在熔膠還處于較高溫度的情況下開始注氣，顯然有利于氣體穿透及充模，但延遲時間太短，氣體容易發散，掏空形狀不佳，掏空率亦不夠。
四、氣輔模具
氣輔模具與傳統注塑模具無多大差別，只增加了進氣元件（稱為氣針），并增加氣道的設計。所謂“氣道”可簡單理解為氣體的通道，即氣體進入后所流經的部分，氣道有些是制品的一部分，有些是為引導氣流而專門設計的膠位。
氣針是氣輔模具很關鍵的部件，它直接影響工藝的穩定和產品質量。氣針的核心部分是由眾多細小縫隙太大會被熔膠堵塞，出氣量反而下降。
五、氣體輔助注射成型工藝過程
氣體輔助注射成型的工藝有四個步驟 第一步樹脂充模：模具部分地被熔體填充。
第二步氣體充模：氮氣根據要求注入到熱的熔體中。氣體在高溫低壓區域流動迅速。氣體流動的方向通常是阻力最小的方向。根據設計，氣道要放在便于引導氣體到低壓區域的地方。
展開 
Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模組
氣體／水輔助射出成型簡介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發展于1970年代以改善產品的表面質量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮氣是常用的氣體)。在氣體/水射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節省材料／成本，還能減少產品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優點，能克服生產厚度不均的產品之難題。然而，加工條件控制產品質量，制造商所考慮的問題，包含滲透長度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預見制程問題，減少試誤法消耗的大量時間，進而降低生產成本。
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊功能導覽
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動態過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設計、流道系統與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進一步，能偵測可能產生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模擬教程
氣體／水輔助射出成型簡介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發展于1970年代以改善產品的表面質量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮氣是常用的氣體)。在氣體/水射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節省材料／成本，還能減少產品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優點，能克服生產厚度不均的產品之難題。然而，加工條件控制產品質量，制造商所考慮的問題，包含滲透長度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預見制程問題，減少試誤法消耗的大量時間，進而降低生產成本。
Moldex3D 氣體／水輔助射出成型模塊功能導覽
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動態過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設計、流道系統與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進一步，能偵測可能產生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
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為什么使用氣體輔助射出成型模擬?
氣體輔助射出成型 (GAIM) 是在充填階段將氣體引入模穴內的過程，利用壓縮氣體來作為保壓媒介，確保厚件的尺寸穩定性和增加其機械強度，減少因壓力變化和殘留應力產生的翹曲及凹痕。在氣體輔助射出成型制程中，塑料產品開發者可有效降低射壓和節省原料，兼顧節能和產品輕量化的優勢。但是氣體和熔膠鮮明的物理性質差異，卻使得穩定導入氣體成為制程中的一大挑戰。
Moldex3D GAIM 提供仿真氣體從進澆位置或其他進氣口進入模穴，真實三維技術可讓使用者檢視每一階段中，氣體在模穴內流動的情形，有利于優化模具設計和成型條件。完整模擬復雜的制程，準確完成設計驗證和優化，成功縮減開發時程和降低生產成本。
挑戰
? 檢視任一模穴截面在不同時間點的氣體穿透度和空心率
? 優化成型條件，如氣體射出時間、延遲時間、氣體進口、溢流區…等等
? 多種氣體輔助射出成型方法，如: 短射、全射和其他溢流制程
? 完整仿真制程周期，讓用戶能清楚熟悉每個制程階段和提前檢驗產品缺陷，如: 縫合線、流痕以及其他尺寸不穩定性
Moldex3D 解決方案
? 可視化任一截面的氣體穿透度及空心率
? 定義適當的成型參數，包含進氣時間、進氣點等
? 模擬各樣的氣體輔助射出成型方式，例如短射、溢流等方式
? 仿真完整的制程， 提前得知產品的缺陷，例如縫合線、流痕及其他可能導致尺寸差異的問題
應用產業
? 汽車
? 電子
? 醫療
? 消費性產品
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氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模塊 (GAIM and WAIM)
氣體／水輔助射出成型簡介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發展于1970年代以改善產品的表面質量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮氣是常用的氣體)。在氣體/水射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節省材料／成本，還能減少產品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優點，能克服生產厚度不均的產品之難題。然而，加工條件控制產品質量，制造商所考慮的問題，包含滲透長度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預見制程問題，減少試誤法消耗的大量時間，進而降低生產成本。
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊功能導覽
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動態過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設計、流道系統與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進一步，能偵測可能產生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 利用Moldex3D和Ultrasim?優化氣體輔助射出成型制造的纖維強化塑料椅子
本案例的產品為使用BASF纖維強化塑料材料，利用氣體輔助射出成型制造的設計師椅子。然而在生產過程，發生氣體指紋效應，產品的強度因此減弱。因為椅子為設計師的作品，所以無法做設計變更，BASF工程師只能透過優化制程參數，解決氣體輔助成型帶來的挑戰，兼顧產品強度和輕量化的需求。
BASF工程師利用Moldex3D進行制程參數優化，改善氣體指紋效應。為了測試新的制程參數所生產的椅子，能符合原先規定的載重，工程師透過Moldex3D獲得重要的成型仿真數據，包含：氣體掏空處、翹曲的幾何以及纖維排向，以利提升FEM模擬的精準度。在Abaqus執行FEM分析后，結果顯示新的制程參數可以制造符合規定載重的椅子，滿足產品的輕量需求，同時也兼顧結構完整性。
展開 Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型模擬技術協助光寶科技提升產品尺寸穩定性
大綱
為能大幅降低能源的消耗與成本的花費，氣體輔助射出成型(GAIM)工藝在業界已逐漸被廣泛的運用。以生產制造影像產品、機殼產品、電源產品和發光二極管(LED)的光寶科技也將此工藝技術應用在其產品的生產上，并同時使用Moldex3D的氣體輔助射出成型(GAIM)模塊來進行產品驗證及工藝優化。通過模流分析，光寶科技可以在實際生產前就了解氣體穿透塑件的行為，并及時調整和優化成型條件，來達到節省材料、減低時間成本的效果。
挑戰
走紙機構產品的平整度在ADF掃描機中扮演著相當關鍵的角色。走紙機構的平整度若不佳的話，將會直接影響掃描質量的穩定性和可靠性。因此，確實控制其變形平整度，使其平整度能達到要求的規范則是首要任務。然而，如何透過工具來具體透視模穴內氣體的穿透行為，來防止變形等潛在問題，在眼前就是最直接的挑戰。光寶科技了解到若要同時確保產品質量并降低試模成本，則必須找到適當的解決工具。
解決方案
為達成更好的產品質量，光寶科技通過Moldex3D氣體輔助射出成型(GAIM)模塊，在開發初期驗證產品設計與工藝，并且對比實際試模與模擬分析的結果。透過模擬結果，光寶科技清楚確認該變形量是否在可接受的范圍，并進一步將Z軸方向的變形量精準控制在要求的規范內 (±0.3mm)。
案例分析
此案例主要目的是希望通過氣輔模塊的仿真分析結果來評估最佳的氣針位置與氣體穿透區域的范圍，以解決走紙機構組件在兩側與中間區塊的翹曲變形問題。由于氣體容易往高溫低壓的地方進行滲透，便將氣針的位置擺放在左右兩側流動末端的較低溫區域，誘使氣體往澆口高溫低壓區域去進行滲透。
將氣針擺放在兩側改善翹曲變形問題
在此案例中，光寶科技成功通過Moldex3D特殊的氣輔模塊GAIM找出理想的氣針位置并降低翹曲變形問題。
展開 
汽車內外飾塑料成型工藝
這樣的工藝方法，前期注射速率大，隨著注射時間的延長，注射速率逐漸降低，則可以大幅度消除內應力。下圖是低壓注射與傳統注射對比：
低壓注射與傳統注射對比
低壓注射儀表板本體
2）、氣體輔助注射成型--是把高壓氮氣經主輔控制器（分段壓力控制系統）直接注射入模腔內正在塑化的塑料里，使塑料件內部膨脹而造成中空，但仍然保持產品和外形完整無缺。此工藝不但能生產壁厚不均勻、形狀復雜的制品，而且制件性能優越，表面平整光滑。
此工藝實用于以下三種條件下的產品：
a、制件的其中一面為光滑表面。氣體注入模壁及溶料之間，使制件與模腔接觸面光滑及免除凹陷。
b、 制件即使厚度不均或者加強筋底部料厚過厚的情況下，此技術也可把制件表面成型成無凹陷的合格品。
c、沒有氣孔。因氣體并不是注射到塑膠中，所以并不會在成品內部形成氣孔。
2、吸塑成型
真空吸塑成型工藝是一種熱成型加工方法。利用熱塑性塑料片材，制造開口殼體制品的一種方法。將塑料片材裁成一定尺寸加熱軟化，借助片材兩面的氣壓差或機械壓力，使其變形后覆貼在特定的模具輪廓面上，經過冷卻定型，并切邊修整。此工藝一般分為兩種成型工藝；陽模真空吸附和陰模真空吸附。
陽模真空成型與陰模真空成型法一樣，模腔壁貼合的一面質量較高，結構上也比較鮮明細致。
展開 你了解三段注射成型工藝嗎？
普通二段成型工藝
為了解決復雜的注塑問題以及生產穩定，注塑成型工藝應該：
盡量減少每模之間的差別
工藝穩定
材料成型時粘度一致
每模切換位置以及切換時材料的粘度一致
為了保持這種穩定，注射階段通常使用速度控制，速度越快，材料粘度越低。當注射到95%~99%時，切換為保壓，此時應使用壓力控制。
在注射到95%~99%時，模具型腔末端還未完全充滿塑料，但模具型腔內的塑料同時開始冷卻收縮。也就是說，V/P切換非常不穩定。
三段成型工藝
與兩段成型工藝一樣需要保持工藝的穩定性，除此之外，三段成型工藝的特點是：將切換點略微提前，注射完成進入補縮階段，直到填充型腔至99%轉保壓。保壓只是為了抵住型腔內的壓力，直到澆口封閉。
這樣，形成一個新的工序：注射階段（速度控制）、補縮階段（速度控制）和保壓階段（壓力控制）。補縮階段覆蓋了不穩定的切換動作，使得成型工藝更穩定。
展開 MoldFlow軟件在注塑模具設計中的應用
10、氣體輔助成型分析
模擬氣體輔助注射成型過程，對整個成型過程進行優化。
11、特殊注塑成型過程分析
MPI3.1可以模擬共注射、反應注射、微芯片封裝等特殊的注射成型過程，并對其進行優化。
四、小結
本文對MoldFlow軟件在塑料注塑成型過程中的作用及其整體結構進行了簡單的介紹，在以后的技術講座中將對它的各個模塊進行詳細的介紹。
聚甲醛注射成型工藝分析
注射壓力：
注射壓力的大小主要取決于聚甲醛（POM）的熔融流動性，流道、澆口的厚度和寬度，以及塑料制品的厚度等因素。通常為40～130Mpa，對于厚壁制品，注射壓力可取小值，反之薄壁制品則應取大值。
注射速度
常見為中速偏快，過慢易產生波紋，過快易產生射紋和剪切過熱。
背壓
越低越好，一般不超過200bar
滯留時間
如設備沒有熔膠滯留點，POM-H 可在215℃滯留35分鐘，POM-K 可在205℃滯留20分鐘不會有嚴重的分解
在注塑溫度下熔體不能在機筒內滯留超過20分鐘。POM-K在240℃下可滯留7分鐘。如果停機，機筒溫度可降到150℃，如要長期停機就必須清理機筒子，關閉加熱器。
停機
清理機筒必須用PE或PP，關閉電熱，把螺桿推在前位。料筒和螺桿必須保持清潔。雜質或污垢會改變POM的過熱穩定性（尤其是POM-H）。
所以當用完含鹵聚合物或其他酸性聚合物后，應用PE清理干凈后才能打POM塑膠原料，否則會發生爆炸。若作用不當的顏料、潤滑劑或含GF尼龍的物料，會導致塑料降質。
后處理
對于非常溫使用的制件且質量要求較高，須進行熱處理。
退火處理效果，可將制品放入濃度為30%的鹽酸溶液中浸30分鐘檢查，然后用肉眼觀察判斷是否有殘余應力的裂紋產生。
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