微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)

時(shí)間：2016-07-11作者：上海敬賢信息科技有限公司瀏覽：142

如果用兩個(gè)字來(lái)形容微發(fā)泡技術(shù)，那就是——“**”！ 想要了解微發(fā)泡技術(shù)為何如此**，要從它的發(fā)展史說(shuō)起。
微發(fā)泡技術(shù)發(fā)展概述
① 上世紀(jì)80年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT）首先提出微發(fā)泡的概念，希望在制品中產(chǎn)生高密度的封閉泡孔，從而在減少材料用量的同時(shí)提高其剛性，并避免對(duì)強(qiáng)度等性能造成的影響。
② Trexel公司于上世紀(jì)90年代中成立并獲得MIT的所有**授權(quán)，將微發(fā)泡技術(shù)商品化并繼續(xù)大力發(fā)展，現(xiàn)在已在世界各地獲得70多個(gè)相關(guān)的**。MuCell現(xiàn)已成為了一個(gè)非常成熟的革新技術(shù)在全世界被廣泛使用。
MuCell微發(fā)泡技術(shù)的使用先從美國(guó)、歐洲開(kāi)始，再延伸到日本及東南亞等地區(qū)，雖然在中國(guó)剛剛起步，但經(jīng)過(guò)一年多的發(fā)展，用戶正在迅速增長(zhǎng)。
從以上描述我們可以大致知道，微發(fā)泡就是在制品中產(chǎn)生高密度的封閉泡沫，那這些封閉泡沫是如何產(chǎn)生的？也就是其基本原理是什么？
基本原理
微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔。微發(fā)泡成型過(guò)程可分成三個(gè)階段：
首先是將**臨界流體(二氧化碳或氮?dú)?溶解到熱融膠中形成單相溶體；
然后通過(guò)開(kāi)關(guān)式射嘴射入溫度和壓力較低的模具型腔，由于溫度和壓力降低引發(fā)分子的不穩(wěn)定性從而在制品中形成大量的氣泡核；
這些氣泡核逐漸長(zhǎng)大生成微小的孔洞。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
微泡成型過(guò)程
微發(fā)泡技術(shù)與常規(guī)注塑、 結(jié)構(gòu)發(fā)泡注塑、化學(xué)發(fā)泡注塑以及氣輔注塑相比較在多個(gè)方面都*具優(yōu)勢(shì),成為近年來(lái)注塑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
與常規(guī)的模塑制品相比，除去購(gòu)買(mǎi)許可證和增加設(shè)備的投資以外，微發(fā)泡模塑制品的平均成本可降低16%-20%。而這主要通過(guò)以下六方面實(shí)現(xiàn)：
1.制品重量約減少10-20%
微發(fā)泡技術(shù)工藝在減輕重量方面的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，用PBT、填充尼龍和ABS等不同樹(shù)脂材料來(lái)生產(chǎn)制件，該工藝能夠在保證制件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不發(fā)生很大變化前提下，將其重量減少10%，降低制品的材料成本。此技術(shù)與結(jié)構(gòu)發(fā)泡不同，微結(jié)構(gòu)較加規(guī)整，同時(shí)微孔的分布較加均勻。對(duì)于小型薄壁制品，此工藝的注塑速度非?？?，而且晶核都是瞬間形成的，因此，不會(huì)出現(xiàn)微孔熔融的現(xiàn)象。
2、縮短注塑周期
因?yàn)槲l(fā)泡的填充是比較快的，而且不用保壓，所以在填充保壓上可以把時(shí)間省下來(lái)，從而降低了加工成本。一般可以減短周期15%至40%，視產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)而定。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
3、降低模穴壓力，延長(zhǎng)模具壽命
模穴壓力是指塑料充滿型腔后建立的壓力。對(duì)于塑料制品設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，模腔內(nèi)部壓力是令他們頭痛的“一號(hào)敵人”。由于壓力的存在，模具會(huì)由于受熱而變形，甚至某些部件也會(huì)因此而斷裂。
微發(fā)泡技術(shù)可以將模穴壓力有效降低57%，從而延長(zhǎng)模具壽命。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
4、減少翹曲
由于制品內(nèi)部幾乎沒(méi)有任何殘余應(yīng)力，因此，制品的翹曲和變形可以得到很好的抑制。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
5、提高尺寸穩(wěn)定性
微發(fā)泡成型工藝大大減少了產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力，并保證了產(chǎn)品不同位置的平均收縮，有效提高了產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性，還顯著減輕了制品的重量，消除了飛邊，從而為制品的品質(zhì)和價(jià)格提升提供了較大空間。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
6、較靈活的產(chǎn)品設(shè)計(jì)
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
汽車領(lǐng)域應(yīng)用
幾乎目前所有的熱塑性材料都可以采用微發(fā)泡注塑成型技術(shù)。但考慮到經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品品質(zhì)的要求，MuCell微發(fā)泡制品主要集中在商業(yè)設(shè)備、汽車及內(nèi)部裝飾材料、電子電器產(chǎn)品等品質(zhì)要求較高材料較貴的產(chǎn)品上，如打印機(jī)復(fù)印機(jī)，汽車內(nèi)部件，保險(xiǎn)盒，電器開(kāi)關(guān)，薄壁容器等等。下表列出了微發(fā)泡應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的一些常用的產(chǎn)品。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
汽車領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用案例
門(mén)內(nèi)飾板
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
江森自控是歐洲**家使用了MuCell工藝的用戶之一，憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)，該公司為2009年投產(chǎn)的梅塞德斯 W212 4門(mén)轎車全新設(shè)計(jì)了一款車門(mén)內(nèi)飾板。據(jù)介紹，這一榮獲了SPE大獎(jiǎng)的產(chǎn)品是基于對(duì)MuCell工藝的應(yīng)用而設(shè)計(jì)成功的。
利用MuCell工藝，使得江森自控設(shè)計(jì)出了得到改進(jìn)的車門(mén)內(nèi)飾板。該車門(mén)內(nèi)飾板包括3層結(jié)構(gòu)：ABS骨架、PU反應(yīng)發(fā)泡中間層、以拉伸薄膜為上層材料的織物層。
由于使用MuCell工藝時(shí)材料的粘度較低，因而可將產(chǎn)品的壁厚設(shè)計(jì)得較薄。此外，由于能夠采用1:1的肋/壁比，因而不會(huì)產(chǎn)生縮痕缺陷
并且MuCell工藝固有的注射壓力低，從而能夠在PP薄膜的背部注射發(fā)泡材料。對(duì)于這種集成了雜物盒的車門(mén)內(nèi)飾板的生產(chǎn)而言，車門(mén)上的所有結(jié)構(gòu)都可在一次注射過(guò)程中被成型出來(lái)，從而避免了二次操作過(guò)程以及由此而導(dǎo)致的浪費(fèi)和修邊工序，此外還避免了縮痕和翹曲缺陷。
發(fā)動(dòng)機(jī)罩
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
福特汽車的工程師們從氣泡巧克力中獲得靈感，通過(guò)在塑材零件的制造過(guò)程中充入氣泡來(lái)降低車身的重量。他們通過(guò)采用MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù)在零件成型過(guò)程中充入氣泡的方式，形成較為細(xì)微的蜂巢狀結(jié)構(gòu)，這些細(xì)微的空隙既節(jié)約了塑材，又減輕了重量，而且不會(huì)影響零件的任何性能。
數(shù)年內(nèi)，MuCell技術(shù)將首先用于福特車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)外罩，**型應(yīng)用車輛為2012款?？怂?，此外應(yīng)用車型包括C-MAX、Grand C-MAX、S-MAX、蒙迪歐和Galaxy等。
風(fēng)扇護(hù)罩
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術(shù)
汽車（Chrysler RS Car）用風(fēng)扇罩，材料是尼龍6（PA6）添加玻纖，采用**臨界流體微發(fā)泡注射成型，較之傳統(tǒng)注射成型，除了變形減少以及耐疲勞壽命增長(zhǎng)以外，產(chǎn)品（1850g）較前減重8%、周期時(shí)間（45秒）較前縮短20%以及鎖模力須求從800噸降到400噸（減少50%）。
微發(fā)泡技術(shù)前景
1. 微發(fā)泡是經(jīng)**各行業(yè)不同產(chǎn)品所驗(yàn)證的技術(shù)、有廣范的市場(chǎng)、但在中國(guó)應(yīng)用尚新。
2. 微發(fā)泡能提供較高品質(zhì) (減少變形,提升平面度,圓度和尺寸的穩(wěn)定性,沒(méi)有縮水印) 和較低成本 (重量,成型周期和成型噸位減少、較省料的產(chǎn)品設(shè)計(jì))
3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機(jī)——**應(yīng)用和節(jié)省成本
4. 并不是所有的制品都適合用微發(fā)泡技術(shù),需要配合尋找合適的制品


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