氣體輔助注塑成型技術
關注創建者：匿名 創建時間：2022-01-27
氣體輔助注塑成型技術的視頻教程
氣體輔助注塑成型技術的實例教程
氣體輔助注塑成型技術是一項新興的塑料注射成型技術，其原理是利用高壓氣體在塑件內部產生中空截面，利用氣體保壓代替塑料注射保壓，消除制品縮痕，完成注射成型過程。氣體輔助注塑成型的工藝過程主要包括塑料熔體注射、氣體注射、氣體保壓三個階段。
根據熔體注射量的不同，又分為短射和滿射兩種方式，在短射方式中，氣體首先推動熔體充滿型腔，然后保壓；在滿射方式中，氣體只起保壓作用。
氣體輔助注塑技術的優點主要有：
解決制件表面縮痕問題，能夠大大提高制件的表面質量。
局部加氣道增厚可增加制件的強度和尺寸穩定性，并降低制品內應力，減少翹曲變形。
節約原材料，最大可達40%～50%。
簡化制品和模具設計，降低模具加工難度。
降低模腔壓力，減小鎖模力，延長模具壽命。
冷卻加快，生產周期縮短。
氣體輔助注塑成型技術與普通注塑成型工藝相比，有著無可比擬的優勢，被譽為注塑成型工藝的一次革命，在家電、汽車、家具、日常用品等幾乎所有塑料制件領域得到廣泛應用。在家電領域，電視機殼特別是大屏幕彩電前殼是最早也是最廣泛采用氣輔注塑成型技術的制品之一。
氣輔制品和模具設計基本原則
設計時先考慮哪些壁厚處需要掏空，哪些表面的縮痕需要消除，再考慮如何連接這些部位成為氣道。
大的結構件：全面打薄，局部加厚為氣道。
氣道應依循主要的料流方向均衡地配置到整個模腔上，同時應避免閉路式氣道。
氣道的截面形狀應接近圓形以使氣體流動順暢；氣道的截面大小要合適，氣道太小可能引起氣體滲透，氣道太大則會引起熔接痕或者氣穴。
氣道應延伸到最后充填區域（一般在非外觀面上），但不需延伸到型腔邊緣。
展開 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 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 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。
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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)
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近年來，短纖維增強復合材料在汽車和電子等工業領域得到了廣泛應用。這類材料通常由注塑成型加工而成，因而產品內部的材料微觀結構（例如纖維方向及體積比）擁有非均勻分布的特點，并且其復雜的微觀結構導致了復合材料在宏觀尺度上表現出各向異性的非線性力學行為。因此，當對注塑成型的產品進行結構分析和性能預測時，傳統的數值方法與材料本構模型往往難以取得令人滿意的計算精度。
近年來，短纖維增強復合材料在汽車和電子等工業領域得到了廣泛應用。這類材料通常由注塑成型加工而成，因而產品內部的材料微觀結構（例如纖維方向及體積比）擁有非均勻分布的特點，并且其復雜的微觀結構導致了復合材料在宏觀尺度上表現出各向異性的非線性力學行為。因此，當對注塑成型的產品進行結構分析和性能預測時，傳統的數值方法與材料本構模型往往難以取得令人滿意的計算精度。
■ 電腦輔助成型技術交流協會
電腦輔助成型技術交流協會（Association of CAE Molding Technology 協會）的前身，是國立清華大學CAE 研究室全球資訊網社群，全球性格局的技術交流協會，為產業界提供資訊與技術的交流服務。
協會獲得產業界高度的肯定與無數的支持，目前已有一萬多名的網路會員
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。
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
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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
差示掃描量熱法（DSC）是在差熱分析（DTA）的基礎上發展起來的一種熱分析技術，是在程序溫度控制下測量物與參比物之間單位時間的能量差（或功率差）隨溫度變化的一種技術。DSC技術克服了DTA在計算熱量變化的困難，為獲得熱效應的定量數據帶來很大方便，同時還兼具DTA的功能。因此，近年來DSC的應用發展很快，尤其在高分子領域，已成為研究各種物理和化學變化的有力工具。
聚丙烯（PP）是一種熱塑性半結晶聚合物
