陶瓷注射成型技術的案例
陶瓷注射成型CIM技術簡介
陶瓷注射成型CIM技術簡介
如何使用熔融擠出3D打印技術，實現精密陶瓷制造？
引言：據SmarTech分析公司發布的陶瓷快速成型制造(AM)市場報告《陶瓷快速成型零件生產：2019-2030年》分析與預測，隨著主流陶瓷增材制造技術的全面發展，并建立起足夠的系列化生產，陶瓷3D打印市場將在2025年后迎來一個拐點。在這個拐點之后，一旦市場完全從疫情的放緩中恢復過來，陶瓷增材制造應用市場的規模將增長三倍。到2030年，陶瓷增材制造市場的收入預估將達到48億美元。
圖 | 3D打印精密陶瓷市場預測
（圖片源自網絡）
隨著科技的發展，如今很多行業的發展也逐漸數字化。
如今主流的陶瓷3D打印技術主要為分層實體制造(簡稱LOM）；熔融堆積（簡稱FFF）；形狀沉積成型（簡稱SDM）；立體光刻（簡稱SLA）；噴墨打印法(簡稱IJM）。
展開 關于低發泡塑料注射成型技術的幾個問題
一般情況下，聚烯烴低發泡注射成型模溫可在30～40℃內選擇，聚苯乙烯和ABS低發泡注射成型模溫可在30～65℃內選擇。
低發泡注射成型壓力怎樣？
注射壓力對氣泡的形成、大小、分布等均有影響。注射壓力不大時，塑料熔體在澆注系統中流動時就有可能發泡，充模后成型的塑件內氣泡直徑大且不均勻；在較大的注射壓力作用時，熔體在澆注系統內不大可能發泡，所以充模后成型的塑件內氣泡直徑較小而分布也較均勻；
如果注射壓力過大，有可能大幅度影響發泡氣體的擴散，并最終影響發泡率。注射速度與注射壓力相輔相成，在低發泡注射成型中，一般都要求使用較大的注射速度以防止塑料熔體在澆注系統提前發泡。
在低壓發泡注射成型中，熔體充滿型腔后也需要一定的保壓作用，熔體在保壓作用下將會不斷地發生癟泡現象。
低發泡注射成型注射時間和冷卻定型時間怎樣？
低發泡注射成型中的注射時間概念與普通注射成型中的注射時間概念相同，一般為10s～20s，小的塑件最短甚至可取≤3s。
低發泡注射成型的冷卻定型時間較長，這是因為塑件外層組織結構緊密，內部為疏松泡孔，熱傳導性很差。如果冷卻定型時間不足而過早脫模，雖然表面已固化，但發泡劑仍有可能繼續在內部發生作用，這將會導致塑料制件變形，尺寸超差，因此，正確地選擇和控制冷卻定型的時間，是保證低發泡注射成型塑件質量的重要因素之一。
展開 奧地利Lithoz高精度陶瓷3D打印技術應用于“月球土”的三維成型
目前，歐洲航天局（ESA）的研究者們仿制了一種月球土壤（專業名詞叫“風化層”）并且使用奧地利Lithoz的高精度陶瓷3D打印技術將這種土壤打印成小型螺釘和齒輪，來模擬使用其他星球土壤就地生產所需產品。
根據歐洲航天局的聲明，這種材料可以被當做一種月球陶瓷。成型工藝為：首先將其磨碎，篩成細小顆粒；然后再把這些月球土顆粒與特定的光敏粘結劑均勻的混合在一起；通過光固化的方式將其3D打印成型；打印完成的部件再放入爐中進行脫脂燒結，形成陶瓷產品。
用月球土壤3D打印的小螺釘、齒輪和其他部件
在另外一個星球上利用當地材料進行3D打印的潛在應用是激動人心的。“月球土“3D打印可以免除多次來回地球的不必要遠行。還可以幫助宇航員更有效地解決設備損壞等問題—只需要讓地面指揮中心發來一份設計文件，然后使用當地材料，進行打印即可。
這些“月球土”精細陶瓷部件是使用奧地利lithoz公司的高精度陶瓷3D打印設備實現。奧地利Lithoz公司是全球頂尖陶瓷3D打印設備及材料的供應商，由Lithoz陶瓷3D打印機生產的產品，表面粗糙度可達0.4-0.6 μm，致密度高達99.4%以上，產品物理化學性能與傳統工藝產品相當。目前，可打印氧化鋁、氧化鋯、磷酸三鈣、氮化硅、硅基材料、金屬陶瓷等20余種材料。
來源：中國3D打印網
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 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 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。
展開 聚氯乙烯PVC性能及注射成型工藝
PVC料因為價廉，與生俱來具備防炎性質，而且強硬堅固，抗化學能力佳，收縮率為0.2-0.6%，產品在電器、機械、建筑、日用品、玩具、包裝上應用日益廣泛，針對PVC料的特性，分析產品注塑工藝如下：
一、PVC料的特性
PVC熱安定性不良，成型溫度與分解溫度接近，流動性不佳，外觀容易形成不良缺陷，PVC料耐熱性不佳，最易燒焦、產生酸性氣體進而腐蝕模具，加工時可加塑化劑增加其流動性，一般須加添加劑使用，其強度、電器絕緣性、耐藥品性佳。
二、模具及澆口設計
為縮短注射的成型周期，注口越短越好，橫切面要園形，射咀口的直徑最小為6毫米，成園錐形，內角成5度，最好要加冷料井，冷料井可防止熔化不良的半固體物料進入模腔，而該等物料會影響到表面的修飾及產品的強度。
拔模斜度要在0.50至10之間，以確保模腔內有足夠的排氣設備，常用的排氣孔尺寸為0.03-0.05mm深，6mm寬，或者每枚頂針周邊間隙為0.03-0.05mm。模具應用不銹鋼制造或鍍硬鉻。
三、PVC成型工藝
PVC是熱敏性塑料，過熱或剪切過度會引致分解，并迅速蔓延，因為其中一種分解物(例如酸或HCI)會產生催化作用，引致流程進一步分解，酸性物質更會侵蝕金屬，使之變成凹陷，又會使金屬的保護層剝落，引致生銹，對于人體更加有害。
常見的螺桿長徑比為18～24：1，三段比為3：5：2，壓縮比為1.8～2，螺桿射出到位時，其尖端與射咀之間的距離應有0.7～1.8mm，螺桿必須用不繡鋼制造或進行鍍鉻理。
螺桿墊料：螺桿墊料在2～3mm之間，大型機會更大一些。
注射量：實際筒滯留時間就不能超過3分鐘。
展開 如何控制注射成型工藝的穩定
在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的轉速都不變，則增加塑化壓力時即會提高熔體的溫度，但會減小塑化的速度。
此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般操作中，塑化壓力的決定應在保證制品質量優良的前提下越低越好，其具體數值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過20公斤/平方厘米。
2、注射壓力
在當前生產中，幾乎所有的注射機的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對塑料所施的壓力(由油路壓力換算來的)為準的。注射壓力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔料充模的速率以及對熔料進行壓實。
三、成型周期
完成一次注射模塑過程所需的時間稱成型周期，也稱模塑周期。成型周期直接影響勞動生產率和設備利用率，因此在生產過程中，應在保證質量的前提下，盡量縮短成型周期中各個有關時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，它們對制品的質量均有決定性的影響。注射時間中的充模時間直接反比于充模速率，生產中充模時間一般約為3~5秒。
注射時間中的保壓時間就是對型腔內塑料的壓力時間，在整個注射時間內所占的比例較大，一般約為2~120秒(特厚制件可高達5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前，保壓時間的多少，對制品尺寸準確性有影響。保壓時間也有最惠值，已知它依賴于料溫、模溫以及主流道和澆口的大小。
如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的，通常即以得出制品收縮率波動范圍最小的壓力值為準。冷卻時間主要決定于制品的厚度，塑料的熱性能和結晶性能，以及模具溫度等。冷卻時間的終點，應以保證制品脫模時不引起變動為原則，一般約在5~120秒鐘之間。
展開 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 塑料齒輪件注射成型工藝及材料解析
有些場合使用自動化技術，通過一個反復的動作，將齒輪從成型的位置移開并放置在傳送單元上，達到冷卻方式的一致。
重要的成型冷卻步驟
高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較，需要注意更多的細節問題以及達到精確測量水平所要求的測量技術。這一工具必須確保每一次成型的腔內成型溫度和冷卻速率相同。精密齒輪加工中最常見的問題是如何處理齒輪對稱性冷卻以及各模腔間一致性的問題。
精密齒輪的模具一般不超過4個型腔。由于第一代的模具只生產一個齒輪，很少有具體的說明，輪齒嵌入物經常用來減少二次切削的成本。
精密齒輪應該從齒輪中心位置的一個澆口處注入。多澆口易形成熔合線，改變壓力分布和收縮，影響齒輪公差。對于玻纖增強的材料，由于纖維沿著焊接線成放射狀排列，使用多澆口時易造成半徑的偏心的“碰撞”。
一個成型專家能控制好齒槽處的變形，獲得可控的、一致性的、均勻的收縮能力的產品是以良好的設備、成型設計、所用的材料伸展能力以及加工條件為前提的。在成型時，要求精密控制成型表面的溫度、注射壓力和冷卻過程。
其它的重要因素還包括壁厚、澆口尺寸和位置、填料類型、用量和方向、流速和成型內應力。
最常見的塑料齒輪是直齒、圓柱形蝸輪和斜齒輪，幾乎所有用金屬制造的齒輪都可以用塑料來制造。齒輪常用分瓣模腔來成型。斜齒輪加工時由于注射時必須讓齒輪或者形成齒的齒輪環進行旋轉，所以要求注意其細節。
蝸輪運行時產生的噪音比直齒小，成型后通過旋出型腔或者用多個滑動機構移出。如果使用滑動機構，必須高精確操作，避免在齒輪上出現明顯的分縫線。
新工藝和新樹脂
更多的先進的塑料齒輪成型方法正在被開發出來。
展開 
【試模】注射成型中如何確定塑料壓力降？
隨著塑料流經注射成型機和模具的不同部分，由于阻力和摩擦的影響，作用于塑料流動前沿的壓力就會有損失。另外，隨著塑料接觸模壁，它就開始冷卻，增加塑料的粘度，從而要求額外的壓力推動塑料前進。
在模壁形成的塑料皮層會減小塑料流動的橫截面積，從而導致壓力降。注射成型機上可得到以設定的注射速度用于推送螺桿的壓力是有最大限制的。以設定的注射速度推動螺桿前進所需要的壓力從不應該超過可得到的最大壓力。
例如，考慮到注射成型機最大可得到的液壓壓力是2200psi，要求的螺桿速度是5英寸/秒。為了讓螺桿以5英寸/秒的速度前進，如果它需要2400psi，然而機器將不能提供這樣的壓力從而螺桿就不會以5英寸/秒的速度行進。在這種情況下，工藝受到了壓力的限制。
在工藝開發的過程中，了解在每一部分上的壓力損失有助于確定整體的壓力損失，以及何處出現了大的壓力降。然后，可以修改模具以減小壓力降，獲得較好的持續性流動。確保不會達到最大的壓力，是很重要的。
第一次試模過程中，從以上圖中可以看到以下幾點：
塑料為了到達填充的末端，要求可獲得2200psi的整體壓力。
塑料為了到達產品的中間部分，幾乎需要可獲得2200psi的整體壓力。
基于以上兩點，工藝受壓力限制。塑料為了從二級分流道的末端到達三級分流道的末端需要1379 – 983 = 396psi的壓力。塑料為了流過澆口，需要1897 – 1379 = 518psi的壓力。
因此三級分流道和澆口看起來有相對大的壓力降，那么三級分流道和澆口都應該被放大。這將能減少充填末端最終的壓力至1901psi。現在工藝不再受壓力限制。確保足夠的注射壓力將有助于達到模具一致充填的目的。
展開 精密注射成型6個必要條件
在注射成型設計中，除了應考慮一般模具設計事項外，還要特別考慮如下事項:
1)為了得到所要尺寸公差的制品，要考慮適當的模具尺寸公差。
2)要考慮防止產生成型收縮率波動
3)要考慮防止產生成型變形
4)要考慮防止產生脫模變形
5)要使模具制作誤差最小.
6)要考慮防止模具精度波動.
1、適當的模具尺寸和公差
1.1制品尺寸精度與模具尺寸精度的關連
繪出制品圖，考慮模具設計、模具制作和成型過程。
首先可從制品圖面尺寸求模具圖面尺寸。按此模具圖畫尺寸制作模具，得到模具的實際尺寸。用此模具可得到成型的制品，得到制品實際尺寸。問題是此實際尺寸如何在圖面所要尺寸公差內。
1.2適當的收縮率
如上所述，即使在用同一顏料的同一樹脂中，收縮率也因成型條件不同而異。在精密成型中，收縮率變化程度要小，預計收縮率和實際收縮半要盡可能無差異。主要是采用整理以往的類似制品的實際收縮率來推定收縮率，也有用實驗模求實際收縮率，再經修正、設計制作生產模的情形.
但完全恰當推定收縮率幾乎是不可能的，不可避免地要在試成型后修正模具。修正結果，凹部將增大尺寸，凸部將縮小尺寸。因此，對凹部尺寸，將收縮率設在小值，對于凸部尺寸將收縮率設在大值。齒輪外徑尺寸變大時不能嚙合，變小時僅齒隙變大，所以要將收縮率設在小值。
2、防止產生成型收縮率波動
精密注射成型，必須以確實可按所要尺寸制作模具為前提。然而，即使模具尺寸一定，制品實際尺寸也因實際收縮不同而異.所以在精密注射成型中，收縮率的控制是十分重要的.
模具設計的合適與否支配收縮率，還因樹脂批次不同而異，若改變顏料，收縮率也產生差異。
展開 一文學會如何注射成型壁厚制件
如果厚壁件表面還是存在縮痕，或者遇到偏壁等塑料件，那么引進氣體輔助注塑成型將得到解決。
氣體輔助注塑成型是通過把高壓氣體引入到制件的厚壁部位，在注塑件內部產生中空截面，完全充填過程、實現氣體保壓、消除制品縮痕的一項新穎的塑料成型技術。傳統注塑工藝不能將厚壁和薄壁結合在一起成型，而且制件殘余應力大，易翹曲變形，表面時有縮痕。
新發展的氣輔技術通過把厚壁的內部掏空，成功地生產出厚壁、偏壁制品，而且制品外觀表面性質優異，內應力低。輕質高強。
電視機、家電、汽車、家具、日常用品、辦公用品、玩具等為塑料成型開辟了全新的應用領域，氣輔注塑技術特別適用于管道狀制品、厚壁、偏壁（不同厚度截面組成的制件）和大型扁平結構零件。
氣體輔助裝置：包括氮氣發生和增壓系統，壓力控制單元和進氣元件。氣輔工藝能完全與傳統注塑工藝（注塑成型機）銜接。
減輕制品重量（省料）可高 40%，縮短成型周期（省時達30%，消除縮痕，提高成品率；降低注塑壓力達60%，可用小噸位注塑機生產大制件，降低操作成本；模具壽命延長、制造成本降低，還可采用如粗根、厚筋、連接板等更穩固的結構，增加了模具設計自由度。
展開 半結晶聚合物——聚甲醛POM的注射成型工藝
半結晶聚合物——聚甲醛POM的注射成型工藝
