塑料技术文章（2018 年 XNUMX 月）：
该工艺的技术能力已经得到改进，可以消除以前的周期时间损失，并且正在进行的开发解决了材料数据库的创建和混合复合材料注塑包覆成型中的新应用。
快速加热和冷却成型技术在塑料和复合材料成型中引起了越来越多的兴趣和使用。 然而，在快速加热和冷却 (H&C) 技术作为新的成型标准被广泛确立之前，仍有许多挑战需要解决。 关键挑战之一是让行业了解 H&C 模塑可以做什么，以及如何量化它为特定树脂系列提供的优势。 一年前， Roctool 试图通过一种新方法来满足这些需求，我们建议与树脂供应商合作，以量化我们的 H&C 技术与他们的材料相比传统成型方法的优势。 这个不断增长的材料数据库可以被模塑商用来确定他们的工具设计选择，也可以被原始设备制造商用于他们的零件设计决策。
结果还与 Roctool 用户共享，以支持他们继续寻求改进的性能、质量和成本效益。 许多人已经知道 急冷急热成型可以改善表面质量，例如隐藏可见的熔接线和流线。
然而，我们与树脂供应商正在进行的调查表明，许多其他优势可以极大地帮助全球模塑商：增加流动长度、减少或消除缩痕、减少压降、实现薄壁成型以及增强光学和功能的表面复制应用程序。 尤其是后者的好处是一个原因 Roctool 采用商品名“HD Plastics”（HD 代表高清）来描述我们的整体 H&C 技术计划。
H&C 成型的另一个挑战是周期时间。 许多年前，当 Roctool 开始使用其感应加热技术进行快速 H&C 注塑成型，但出现了不可接受的周期时间损失。 如今，我们能够匹配传统的成型周期，甚至缩短它，具体取决于所使用的树脂。 在上个月的 NPE2018 上，我们在克劳斯玛菲注塑机上展示了 16 腔模具成型玻璃填充 PBT/ASA 零件，每个零件都具有不同的表面光洁度或纹理，总循环时间为 20 秒。 这是一个游戏规则的改变者，因为现在您可以制造无缺陷的零件而不牺牲生产力。 我们还没有见过任何其他加热方法能够如此快速、如此精确和控制地加热和冷却。
H&C 技术面临的最终挑战是将加热元件集成到复杂工具中的能力。 我们的柔性感应线圈有多种直径可供选择，现在可以集成到复杂的工具中，正如我们在 NPE2018 展示的半球形聚碳酸酯部件中所展示的那样。
感应加热，湍流冷却
Roctool的专利技术包括设计 H&C 模具布局，以提供快速且均匀的加热。 柔性电感器可以遵循任何复杂的工具形状。 产生的高频电流流经电感器，产生涡流和焦耳效应，以每秒高达 1000° C (1832° F) 的速度将模具表面加热至 25 C (45 F)。 此外，加热仅适用于型腔表面，而不是整个半模，从而最大限度地减少能源消耗。 使用标准水冷通道并确保完全湍流流速可实现工具的高效冷却。
加热和冷却都借助模具中的热电偶自动控制。 可以容纳多个加热区。 该技术适用于 P20 和其他传统模具钢以及任何类型的注塑机。
三个客户从其他成型方法转向快速 H&C 的案例 Roctool 感应技术。
案例 #1：DEKKO
位于印第安纳州加勒特的电子 OEM Dekko 生产高光电子和 USB 电源组。 在使用 H&C 技术之前，Dekko 不得不处理零件缺陷和表面缺陷，例如熔合线、流线、浇口白斑和八字形。
德科选择了 Roctool 感应 H&C 优于其他技术的主要原因有两个：首先，与改变零件设计以实现传统工具的要求相比，H&C 提供了成本效益。 其次，Dekko使用了多种模制颜色，并且 Roctool H&C 技术提供卓越的表面质量，无需油漆。
“对我们来说，好处主要在于最终零件的外观，消除了表面缺陷。 Roctool 帮助我们打开设计窗口，使我们以前无法实现的事情变得可行。”Dekko 项目经理 Jerry Zawadzde 说道。
案例 #2：柔性
Flex 总部位于加利福尼亚州圣何塞，多年来一直使用各种类型的 H&C 技术，包括蒸汽、加压水和电筒加热。 Flex 开始与 Roctool 2010 年杜塞尔多夫 K 展结束后。 第一个 Flex 模具配备 Roctool 该技术适用于非常薄的电子阅读器/平板电脑外壳。 感应 H&C 技术能够完全填充零件、缩短循环时间并降低能耗，从而优于加压热水。
弹性更改为 Roctool 感应技术有多种原因，包括它是一个清洁、安全的系统，可提供更快的循环时间、更低的能耗、无限的材料可能性、更好的温度控制和对模具的低腐蚀。 Flex 在转型过程中面临挑战 Roctool 技术——主要是说服技术人员和其他同事尝试一些新的、不同的东西。 但 Flex 正在寻求使用 Roctool 未来H&C技术将能够加工所有类型的材料，包括碳纤维复合材料，并通过高价值零件的轻量化和模内装饰效果设计新产品。 “Roctool 由于消除了二次操作的需要，因此可以实现环保，并且对操作员来说非常安全，而且无需额外付费。”Flex 高级工程总监 Sebastien Ignotis 解释道。
Flex 成型的复杂 3D 形状展示了基于感应的 H&C 成型的一些功能。 展出者 Roctool 在上个月的 NPE2018 上，该产品是一个由两个卡扣零件组成的球体，其中一个零件有多个不同大小的长方形孔，顶部有一个弯曲的凹陷。 它由 10-50% 玻璃填充 PC 模制而成，壁薄、光泽度高，并带有模制徽标。
该部件位于徽标后面的中央门控处，但 H&C 工艺没有留下缩痕或瑕疵。 Flex 将此产品设计用于室内气味扩散器和蓝牙音频扬声器。
案例 #3：DEDIENNE
法国 Dedienne Multiplasurgy 集团是其中之一 Roctool的第一批用户。 这家多元化的定制塑料加工商希望在不断发展的市场中保持领先地位，并预测客户在创新和差异化方面的需求。
德丁用途 Roctool 适用于注塑和压缩成型的 H&C 技术。 高性能材料在高温下压缩成型的效率提高，使其易于大规模生产。 通常，这些材料保留用于小批量生产，因为它们的加工需要大量劳动力和较长的周期时间。 得益于快速感应加热，Dedienne 能够在几分钟内生产出原本需要数小时才能生产的零件。
Dedienne 副总经理 Matthieu Crepin 表示： Roctool 是一家技术提供商和设计支持来源，自去年成立设计团队以来。 这些资源加速了 Dedienne 注塑高热材料的部署，特别是在美国市场，Dedienne 位于芝加哥的 Met2Plastic 子公司已实施 Roctool 感应技术工艺流程。 “通过开设自己的设计办公室， Roctool 应对了我们的一些主要挑战。 我们非常期待这种新方法对高热材料的好处，”Crepin 说
快速加热模具和完全控制温度分布的能力开辟了新的成型可能性，包括更短的周期、更高的零件质量和更长的流动长度。 热模具可以赋予 A 级光洁度或复制最精细的表面纹理。 现在还可以使用 Autodesk Moldflow 软件通过感应加热完全模拟 H&C 工艺。
SABIC 是全球主要塑料和化学品生产商，美国总部位于休斯敦，与 Roctool 很多年了。 组合 Roctool基于感应的 H&C 技术与 SABIC 广泛的材料组合有助于将成品零件的性能和美观提升到更高水平，并开辟新的应用机会。
运用 Roctool SABIC 已展示了利用历来在表面外观方面面临挑战的材料（例如 30% 玻璃填充 Ultem 2300 聚醚酰亚胺 (PEI) 和 50% 玻璃填充聚碳酸酯）在注塑成型部件上实现光泽饰面的能力（Thermocomp D551）。
此外，SABIC 验证了在同一部件中使用纹理将低光泽效果与高光泽效果相结合的可能性——这是一种吸引设计师的装饰效果。
开发数据库
SABIC 现在支持 Roctool 的倡议，即使用 HD 塑料数据库量化感应 急冷急热 技术的影响。 创建一个关于不同材料的表面复制、熔接线强度和流动长度的相关数据的中央存储库，可以提供特定的数据点，帮助客户了解使用这种急冷急热技术可以实现的零件改进水平。
材料特性是一部分 Roctool正在与树脂供应商合作开发 HD Plastics 材料数据库，该数据库旨在帮助 OEM 实现卓越的零件质量和更高的性能。 Roctool 正在不断添加新的提供者和材料来发展和加强这一信息源，目前该信息源仅适用于 Roctool 用户，但将来将可供其他订阅者使用。 该数据库的一个快照如上图所示。
新的 IDH 复合技术
IDH 代表“Induction Dual Heating”，一种将连续纤维热塑性复合材料坯料与额外热塑性化合物注塑包覆成型相结合的成型部件新技术。 这种“混合”复合材料越来越受到人们的关注，因为它们重量轻、强度高、刚度高，设计自由度高，可以包覆成型 3D 细节，无需二次精加工即可提供表面美观，而且所有这些都在 60 秒的循环时间内完成。
当前的混合复合材料包覆成型工艺通常使用红外线烘箱来预热固结的热塑性“有机片材”，然后通过机器人和/或传送带将软化的片材输送到冷模具。 IDH 技术在整个过程中使用单个感应发电机。 首先是机器人在工具中放置一个冷的复合嵌件，该嵌件已经被感应发电机加热。 与此同时，少量的电力被传送到第二个小型感应加热站，以加热一块与复合嵌件尺寸相同的固体石墨。 机器人从感应站取出热石墨片并将其放置在靠近复合嵌件暴露的“B”侧，以便通过辐射加热第二个表面。 然后将复合嵌件冲压成所需的形状，打开模具，带有复合嵌件的半模旋转到注塑站进行包覆成型。 感应发电机将电源从冲压模具切换到注塑模具，然后再返回。
感应加热比红外线更有效，可以加热到更高的温度。 在将有机片材放入模具之前取代通常的红外线预热，消除了处理和精确定位一块松软的热有机片材的困难。 也避免了预热嵌件在转运过程中冷却的问题。 IDH 能够通过自动调整加热时间和功率，以智能方式控制两种元件的加热。 该系统也更加紧凑，从而满足电子行业的限制。
IDH 提供富含树脂的表面，适用于复杂的几何形状，并且可以利用无纺布和夹层复合材料插入物，这在传统工艺中较热时更难处理。 更重要的是，IDH 甚至可以使用非合并板材，从而节省加工步骤并可能降低复合原材料的成本。 IDH 可在高达 400 C (752 F) 的温度下提供多区域加热，适用于热塑性和热固性材料。
基于 14 英寸的示例。 笔记本电脑外壳，1 毫米厚，PC 和 50% 碳纤维，IDH 已被证明具有以下优势：
- 与传统混合复合材料成型的 40 秒相比，60 秒的循环时间缩短了 100%。
- 使用相同的工艺温度范围，能耗降低 54%（2.3 kWh 对比 5.0 kWh）。
- 占地面积减少 28%，使用相同的立式注塑机和六轴机器人。
关于作者： 马蒂厄·布朗热加盟 Roctool 2004 年 10 月。XNUMX 年后 Roctool 在法国总部，他负责公司技术的全球销售、大客户和战略营销，帮助将公司技术引入汽车、电子、消费品和航空航天等市场。 2013 年，Matt 开始开发北美子公司 Roctool，现居北卡罗来纳州夏洛特市。2015 年，Matt 被任命为 Roctool CEO。
https://www.ptonline.com/articles/rapid-heat-cool-molding-evolves-to-meet-industry-challenges
