汽车领域注射成型创新技术盘点

【亚洲注塑网讯】注射成型技术独有的精密、环保、资源节约、节能降耗、批产低成本的绿色性能，成为汽车结构件成型加工技术绿塑创新解决方案的首选及成型技术创新的基础技术，并由通用设备、通用技术延伸发展为汽车结构件成型的专用设备、专用技术。

汽车零件注塑机

液态金属注射成型创新技术理念
液态金属又称非晶合金，熔点较低，有着接近于零的收缩，超急冷凝固，凝固时原子来不及有序排列结晶，因而具备了许多独特的性能：优异的耐蚀性、耐磨性、高强度、高延展性、高硬度、质量轻等优点。在设计方面，液态金属合金相较于以前能够提供更大的自由度。基于汽车零部件的多样性、精度寿命周期性等绿塑创新，液态金属在汽车领域具有广阔的应用空间。
液态金属注射成型技术是注塑成型技术的创新拓展。从模型中注射成型的零部件常常能够超越最精准的CNC技术，可以实现接近光学的表面光洁度、达到高精密度，这是液态金属注射成型工艺显示出最重要的一项质量特征。注塑成型加工与金属注塑成型(MIM)和CNC加工相比，液态金属的注塑成型为实现“更高的效率以及自动化与工艺的更高程度的集成”等制造理念创造了条件。液态金属采用注塑成型的方式进行加工，仅需较短的循环周期，其生产循环时间在2-3min之间，比CNC的加工时间明显缩短。同时，浇口料能够回收利用，无废料堆积。
液态金属注射成型技术为汽车绿色化发展带来了新的机遇。汽车的发动机正时系统、喷油嘴、内外饰零部件、安全性组件、泵、传感器，以及重负载连接器等400克以下的零部件都可以用液态金属注射成型件，不仅可以获得性能优异的零部件，还可以获得良好的经济效益，实为汽车零部件制造的良好选择。利用液态金属高硬度、高耐磨的特性，制造汽车发动机中的液压油缸、活塞环、喷油嘴等耐磨零部件，可大幅提高汽车使用寿命。
液态金属的注射成型工艺不应该只被看作是一个替换过程，而是看作一个可通过灵活设计获得独特性能的成型工艺。液态金属采用注塑成型的方式进行加工，实现一步到位制造结构高度复杂的金属部件，并且其精度和表面质量，远远优于普通的铸造，即使是复杂的三维形状以及非常精细的结构也能以出色的再现性和高效的材料利用率也能被成型出来，使得高品质金属部件的制造发生了革命性的变化。
液态金属的技术壁垒很高，尤其是“大块成型”的难题成为制约其规模应用的瓶颈。内外饰零部件、400克以上的汽车零部件等均属于大块成型，这意味着要想大面积推广液态金属，必须掌握大块成型的核心技术。其次，目前涉足液态金属的厂商凤毛麟角，产能难以快速扩张。美国液态金属公司拥有全球最核心、最顶尖和覆盖范围最广的液态金属材料配方、关键加工技术等相关知识产权(128项专利)，是全球液态金属行业的标准制定者。宜安科技拥有大块成型工艺、材料成分和设备制造等三大核心技术，是目前为止全球唯一一家具备大型块状非晶金属成型能力的企业，入股美国液态金属公司，向其输入大块成型的技术诀窍后，将凭着低成本的原料、模具以及自主研发的成型设备和加工技术，从根本上解决其短板，有望将液态金属产品快速推向全球。
恩格尔是全球能够为液态金属材料的加工提供注塑机和整合的系统解决方案的重要供应商。恩格尔以全电动机器系列e-motion为基础，开发了一种新型Liquidmetal液态金属材料注塑机——一种金属注塑(MIM)和CNC加工的替代技术。Liquidmetal机器与用于塑料加工的普通注塑机之间的差别，主要是注塑单元不同。液体金属合金有从圆棒切削的碎块材料形式，这些坯料自动供入熔化腔中，在高真空条件下感应加热熔化。机器不采用螺杆，而用柱塞将熔化的金属合金注入控温模具中。在无氧条件下快速冷却就会形成无定形结构，从而使材料具有优异的特性。可以在较短的周期时间内一步法制造可直接使用的具有极高表面质量的部件。加工周期介于2-3分钟之间，与CNC加工所需时间相比大幅缩短。另一个优点是没有废料积聚，因为注道残料可以回收。
汽车水辅注塑碳纤维增强复合材料成型创新技术
水辅助技术由德国MaximatorGmbH开发，该公司向宝马在德国兰茨胡特的工厂提供了汽车水辅注塑碳纤维增强复合材料的成套设备，用来生产CFRP车顶结构件的曲型部分。该成套设备包括水处理单元和压力单位，为宝马量身定做。特殊水射器具有多种集成的单片阀门，比喷射通常使用水辅注塑产生更强大水压。阀和压力单元的近距离是成功的关键。以往的类似组件采用泡沫芯，外面加上碳纤维编织层，最后通过注射环氧树脂浸渍。最新技术则用塑料软管取代了泡沫芯，在碳纤维编织过程中保持在压缩模内，并施加以水压。树脂固化后再除去余水。高设备采用高温、纯净的软化水，加上特定的金属合金，确保不会发生腐蚀。热水把固化过程和生产循环时间最小化，可进行大规模生产。在开发过程中，设备制造商、模具制造商和环氧树脂的供应商进行了密切合作。
宝马公司通过成本、工艺和模式上的突破，开创了碳纤维在汽车上大批量应用的新时代，为其它车厂树立了成功榜样。该公司计划到2020年将碳纤维车身制造成本降低到和铝合金相当，届时汽车的绿色化有望得到大幅度提高，主要体现在安全化、轻量化、环保化、新能源化等上。
国内水辅注塑主要用于全塑件注射成型，主要目的是提高表面光洁度的质量，应当抓紧开发汽车水辅注塑碳纤维增强复合材料成型技术，设备研发的重点是模具及水辅系统。
注射压缩-背部复合成型创新技术
注射压缩有利于降低制品内应力、提高制品几何和尺寸精度的寿命周期，背部注射模可增加制品的功能及提高制品的环保性能和清洁度，两者成型技术结合为一体，实现汽车领域绿塑制品创新驱动的“潜在需求”的功能和性能。
注射压缩-背部复合成型技术创新驱动环保安全型汽车塑料车窗。环保安全型汽车塑料车窗主体为PC塑料，面层为PMMA薄膜。PMMA薄膜使用吹塑成型而成，因为吹塑薄膜在膜泡的冷却线处有细微的瑕疵，当薄膜受到相反方向(汽车内部)的冲击处于张力状态下时，易于从此处断裂，这种“方向性缺陷”机理能够使乘客在遭遇事故时打破车窗;第二代SPD-SmartPMMA能够阻挡超过99%的紫外线，可以减少空调的使用从而节约能源。注射压缩成型，使底层PMMA薄膜处于低压状态之下进行背部注射，保证了面层PMMA薄膜光学质量和完整性，保证了PMMA薄膜的自身固有性能不变。成型工序中，先把切割成形的PMMA薄膜放入模腔内，然后用PC材料进行背部注射压缩成型。
此外，近年随着汽车行业的发展，大型化双色注塑、多色注塑装备等及技术成为汽车制造厂商提升饰件自身的竞争性、建立差异化的绿塑创新的解决方案。（责任编辑：倩雯，QQ: 2355779329）