紧跟汽车行业与城市出行趋势——伊之密创新工艺技术

紧跟汽车行业与城市出行趋势——伊之密创新工艺技术

——Dr. -Ing. Hans Wobbe 伊之密首席战略官

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人们对出行的需求及各国对于减少碳排放的压力，催生了汽车行业的一些新的概念。谈到新能源汽车，电动滑板车或其它城市交通工具，轻量化设计的重要性首屈一指。因此，所用高分子材料成型的制品必须要有完美的表面效果和高品质的设计。从以上的陈述中可以看到，未来行业的重点趋势与塑料机械行业休戚相关的技术和工艺包括：

• - 轻量化设计

• - 组合技术

• - 塑料工业4.0

• - 3D打印

这些行业焦点对伊之密的产品开发，同样具有战略意义。

轻量化技术

众所周知的发泡注塑工艺是制造轻量化产品的理想选择。伊之密开发了一种全新的螺杆设计，可提高玻纤增强塑料的塑化率和性能。此外，设备价格也大幅下降。在德国，伊之密已成为发泡注塑工艺生产新标准制定者中的一员。另外，伊之密还解决了发泡注塑表面质量差的缺点。凭借模具腔内一层薄薄的陶瓷层，客户便可以以较低的投资成本获得完美的表面。

与物理发泡注塑相关的技术，比如水辅注射成型技术（WIT） 或气辅注塑成型技术 （GIT）也已开发并向客户提供。对此，我们已与德国技术合作伙伴PME fluidtec开展了紧密的合作。举例来说，基于WIT工艺，可在塑料零件的厚壁区域生成空腔或空心区，从而降低最终零件的重量。此外，还可以大幅度减少冷却时间，防止制品缩水。

轻量化设计通常意味着用塑料部件替换金属零件。因此，客户必须在零件的最终设计中选用机械性能高的聚合物：纤维增强塑料。伊之密与德国技术合作伙伴C4PP共同开发了直接注射成型工艺(DIM)。DIM的优势在于能够将材料成本大幅削减至原来市场成本的50%。一台注塑机配备有特殊的螺杆。在注塑机上连接了一个纤维切割和喂料装置。纤维长度可以调整，纤维量可以通过调整速度而改变，和/或通过投入装置的粗纱数进行修正。因此，您不再需要购买价格昂贵的纤维填充塑料。您只需购买便宜的通用树脂和纤维粗纱，加工有自主配方的聚合物，玻璃纤维、天然纤维或碳纤维均可使用。

组合技术

正如前文介绍中所提及，塑料部件的外观和触感在塑料制品行业中起着巨大的作用。尤其是在进行需时较长的发泡注塑时，只有使用急冷急热的方法才能得到较高的表面光泽度，但缺点是投资成本较高，而且生产周期较长。简单的模具腔壁陶瓷涂层为客户带来了突破。

以热塑性塑料基体表面PU包覆成型的发动机盖试模样品

组合技术或集成技术提供了多种改善最终塑料部件外观和触感的方法。组合技术的思路来源于对已知行业工艺的跨技术应用潜力分析。材料与工艺的组合是伊之密在中国总部及其位于德国亚琛的研发中心研究活动的一个重要里程碑。第一个研究成果就是所谓“反应注塑成型”工艺（ReactPro）的开发：根据与德国Frimo公司签订的独家协议，伊之密开发了以PU涂层包覆热塑性载体部件的工艺。简言之，ReactPro系统就是我们的工程师们将其标准DP两板注塑机与Frimo公司的PU设备相结合。伊之密这一“更智能，更好”的做法来源于与技术合作伙伴 - 德国GK Concept公司共同开发的创新模具概念所提供的技术。客户可以通过ReactPro工艺生产具有高光泽表面的塑料部件；如果需要，还可以使其表面具有柔软的触感。

另一个为制品带来更好的“外观和触感”的例子是“背注塑装饰成型”工艺（DecoPro）的开发，这一工艺方案已在2018年的中国国际橡塑展上展示。DecoPro 在热塑性载体上背注塑铝箔，其最终展示部件是汽车发动机盖。该模具设计集成了铝箔切割装置，使铝箔能通过辊子连续进给。在这一生产案例中，由背注射装饰成型（DecoPro）生产的部件外观和触感都酷似金属!

塑料工业4.0

“工业4.0”是人人都在谈论的行业趋势!一方面，这是有关处理由原材料供应商以及整个供应链中的机器和传感器提供的大量的不同数据的问题；另一方面，则是注重于标准化分析，并将这些数据应用于新的业务模式。伊之密已准备好加入这一新的行业大潮，并提供所有经欧洲塑料和橡胶机械制造商协会（Euromap）认证的标准化接口。

工业4.0中的一个典型应用产品就是伊之密最新开发的聚合物直接注塑（DCIM）：DCIM是一种基于注塑机（IMM）和聚合物输送系统（CDS）等主要组件的集成生产系统。从机械设计工程师的角度来看，DCIM 还属于上文提到的“组合技术”。CDS(聚合物输送系统)由两个子系统，即单螺杆配混挤出机和对不同聚合物成分、添加剂进行称重配比的喂料系统组成。CDS将熔融的聚合物配混并输送到注塑机的落料口，注射成型最终制品。

DCIM系统在伊之密技术中心

这为终端客户提供了多种优势：一方面，客户可以使用较便宜的通用聚合物和添加剂生产所需的改性聚合物。这可以保证较低的材料成本，根据不同配方，最高可节省50%的成本。另一方面，客户根据自己的配方运行生产，掌握专门技术。这也适用于当用户仅需小批量特殊聚合物生产的情况。有时候，除了价格高昂，改性聚合物加工公司还要让客户等待很长一段时间才会交货！

回到工业4.0的话题，其最后一个要点是：整个生产链从原材料配方开始，到生产出最终制品结束。伊之密的技术合作伙伴德国Exipnos公司是材料配方的专家，提供适合客户所需的配方。该配方将通过云发送到DCIM系统上，并能按需更改。此外，基于回收材料的聚合物也可以请Exipnos开发配方，用配置了DCIM系统的注塑机进行加工。

3D打印

3D打印或者说，增材制造(AM)是一种著名的制造工艺，在不需要使用模具的条件下，将塑料或金属材料加工成最终所需制品的形状。德国伊之密开始了项目名为“SpaceA”的初创业务部门，开发了一系列用于生产聚合物零部件的柔性增材制造系统。SpaceA是一种以熔融沉积建模(MDM)工艺为基础的模块。该工艺最初由亚琛大学塑料加工研究所(IKV)开发。在IKV开发该工艺的前研究工程师现受雇于德国伊之密，是SpaceA业务部门的负责人。通过MDM工艺，您可以使用众所周知的通用高分子聚合物加工，达到出色的零件成型速度，就如人人熟知的注塑成型工艺一样。并且，还可以加工诸如带30%CF的PA等高填充和纤维增强聚合物。

SpaceA前的合影：左一为德国伊之密增材柔性制造中心产品经理Nicolai Lammert，右一为伊之密董事总经理甄荣辉

因此，与其他AM工艺相比，SpaceA在生产效率方面具有巨大优势。因此，SpaceA不仅是一台用于生产原型产品的机器，更是第一台能用于可盈利生产的“3D打印机”。

如果需要，SpaceA增材制造系统可以配备关节式机器人，还可以组合减材制造工艺（如磨削或铣削等）添加到生产单元内；复杂嵌件的功能集成也没有问题，并且可保证最终部件的高度设计自由度。如上所述，SpaceA的重点不仅仅是高分子聚合物部件的原型生产，更重要的是，该系统能达到中小批量的可盈利生产，可与注塑工艺相媲美。