塑料技術文章（2018 年 XNUMX 月）：
該工藝的技術能力已經得到改進，可以消除以前的周期時間損失，並且正在進行的開發解決了材料數據庫的創建和混合複合材料注塑包覆成型中的新應用。
快速加熱和冷卻成型技術在塑料和復合材料成型中引起了越來越多的興趣和使用。 然而，在快速加熱和冷卻 (H&C) 技術作為新的成型標準被廣泛確立之前，仍有許多挑戰需要解決。 關鍵挑戰之一是讓行業了解 H&C 模塑可以做什麼，以及如何量化它為特定樹脂系列提供的優勢。 一年前， Roctool 試圖通過一種新方法來滿足這些需求，我們建議與樹脂供應商合作，以量化我們的 H&C 技術與他們的材料相比傳統成型方法的優勢。 這個不斷增長的材料數據庫可以被模塑商用來確定他們的工具設計選擇，也可以被原始設備製造商用於他們的零件設計決策。
結果還與 Roctool 用戶共享，以支持他們繼續尋求改進的性能、質量和成本效益。 許多人已經知道急冷急热成型可以改善表面質量，例如隱藏可見的熔接線和流線。
然而，我們與樹脂供應商正在進行的調查表明，許多其他優勢可以極大地幫助全球模塑商：增加流動長度、減少或消除縮痕、減少壓降、實現薄壁成型以及增強光學和功能的表面複製應用程序。 尤其是後者的好處是一個原因 Roctool 採用商品名“HD Plastics”（HD 代表高清）來描述我們的整體 H&C 技術計劃。
H&C 成型的另一個挑戰是周期時間。 許多年前，當 Roctool 開始使用其感應加熱技術進行快速 H&C 注塑成型，但出現了不可接受的周期時間損失。 如今，我們能夠匹配傳統的成型週期，甚至縮短它，具體取決於所使用的樹脂。 在上個月的 NPE2018 上，我們展示了一種 16 腔模具，在克勞斯瑪菲注塑機上以 20 秒的總週期時間成型玻璃填充 PBT/ASA 零件，每個零件都具有不同的表面光潔度或紋理。 這是一個遊戲規則的改變者，因為現在您可以製造無缺陷的零件而不犧牲生產力。 我們還沒有見過任何其他加熱方法能夠如此快速、如此精確和控制地加熱和冷卻。
H&C 技術面臨的最終挑戰是將加熱元件集成到復雜工具中的能力。 我們的柔性感應線圈有多種直徑可供選擇，現在可以集成到復雜的工具中，正如我們在 NPE2018 展示的半球形聚碳酸酯部件中所展示的那樣。
感應加熱，湍流冷卻
Roctool的專利技術包括設計 H&C 模具佈局，以提供快速且均勻的加熱。 柔性電感器可以遵循任何復雜的工具形狀。 產生的高頻電流流過電感器，產生渦流和焦耳效應，以每秒高達 1000° C (1832° F) 的速度將模具表面加熱至 25 C (45 F)。 此外，加熱僅適用於型腔表面，而不是整個半模，從而最大限度地減少能源消耗。 使用標準水冷通道並確保完全湍流流速可實現工具的高效冷卻。
加熱和冷卻都藉助模具中的熱電偶自動控制。 可以容納多個加熱區。 該技術適用於 P20 和其他傳統模具鋼以及任何類型的注塑機。
三個客戶從其他成型方法轉向快速 H&C 的案例 Roctool 感應技術。
案例 #1：DEKKO
位於印第安納州加勒特的電子 OEM Dekko 生產高光電子和 USB 電源組。 在使用 H&C 技術之前，Dekko 不得不處理零件缺陷和表面缺陷，例如熔合線、流線、澆口白斑和八字形。
德科選擇了 Roctool 感應 H&C 優於其他技術的主要原因有兩個：首先，與改變零件設計以實現傳統工具的要求相比，H&C 提供了成本效益。 其次，Dekko使用了多種模製顏色，並且 Roctool H&C 技術提供卓越的表面質量，無需油漆。
“對我們來說，好處主要在於最終零件的外觀，消除了表面缺陷。 Roctool 幫助我們打開設計窗口，使我們以前無法實現的事情變得可行。”Dekko 項目經理 Jerry Zawadzde 說道。
案例 #2：柔性
Flex 總部位於加利福尼亞州聖何塞，多年來一直使用各種類型的 H&C 技術，包括蒸汽加熱、加壓水和電筒加熱。 Flex 開始與 Roctool 2010 年杜塞爾多夫 K 展結束後。 第一個 Flex 模具配備 Roctool 該技術適用於非常薄的電子閱讀器/平板電腦外殼。 感應 H&C 技術能夠完全填充零件、縮短循環時間並降低能耗，從而優於加壓熱水。
彈性更改為 Roctool 感應技術有多種原因，包括它是一個清潔、安全的系統，可提供更快的循環時間、更低的能耗、無限的材料可能性、更好的溫度控制和對模具的低腐蝕。 Flex 在轉型過程中面臨挑戰 Roctool 技術——主要是說服技術人員和其他同事嘗試一些新的、不同的東西。 但 Flex 正在尋求使用 Roctool 未來，H&C 技術將能夠加工所有類型的材料，包括碳纖維複合材料，並通過高價值零件的輕量化和模內裝飾效果設計新產品。 “Roctool 由於消除了二次操作的需要，因此可以實現環保，並且對操作員來說非常安全，而且無需額外付費。”Flex 高級工程總監 Sebastien Ignotis 解釋道。
Flex 成型的複雜 3D 形狀展示了基於感應的 H&C 成型的一些功能。 展出者 Roctool 在上個月的 NPE2018 上，該產品是一個由兩個卡扣零件組成的球體，其中一個零件有多個不同大小的長方形孔，頂部有一個彎曲的凹陷。 它由 10-50% 玻璃填充 PC 模製而成，壁薄、光澤度高，並帶有模製徽標。
該部件位於徽標後面的中央門控處，但 H&C 工藝沒有留下縮痕或瑕疵。 Flex 將此產品設計用於室內氣味擴散器和藍牙音頻揚聲器。
案例 #3：DEDIENNE
法國 Dedienne Multiplasurgy 集團是其中之一 Roctool的第一批用戶。 這家多元化的定制塑料加工商希望在不斷發展的市場中保持領先地位，並預測客戶在創新和差異化方面的需求。
德丁用途 Roctool 適用於注塑和壓縮成型的 H&C 技術。 高性能材料在高溫下壓縮成型的效率提高，使其易於大規模生產。 通常，這些材料保留用於小批量生產，因為它們的加工需要大量勞動力和較長的周期時間。 得益於快速感應加熱，Dedienne 能夠在幾分鐘內生產出原本需要數小時才能生產的零件。
Dedienne 副總經理 Matthieu Crepin 表示： Roctool 是一家技術提供商和設計支持來源，自去年成立設計團隊以來。 這些資源加速了 Dedienne 注塑高熱材料的部署，特別是在美國市場，Dedienne 位於芝加哥的 Met2Plastic 子公司已實施 Roctool 感應技術工藝流程。 “通過開設自己的設計辦公室， Roctool 應對了我們的一些主要挑戰。 我們非常期待這種新方法對高熱材料的好處，”Crepin 說
快速加熱模具和完全控制溫度分佈的能力開闢了新的成型可能性，包括更短的周期、更高的零件質量和更長的流動長度。 熱模具可以賦予 A 級光潔度或複制最精細的表面紋理。 現在還可以使用 Autodesk Moldflow 軟件通過感應加熱完全模擬 H&C 工藝。
SABIC 是全球主要塑料和化學品生產商，美國總部位於休斯敦，與 Roctool 很多年了。 組合 Roctool基於感應的 H&C 技術與 SABIC 廣泛的材料組合有助於將成品零件的性能和美觀提升到更高水平，並開闢新的應用機會。
運用 Roctool SABIC 已展示了利用歷來在表面外觀方面面臨挑戰的材料（例如 30% 玻璃填充 Ultem 2300 聚醚酰亞胺 (PEI) 和 50% 玻璃填充聚碳酸酯）在註塑零件上實現光澤飾面的能力（Thermocomp D551）。
此外，SABIC 驗證了在同一部件中使用紋理將低光澤效果與高光澤效果相結合的可能性——這是一種吸引設計師的裝飾效果。
開發數據庫
SABIC 現在支持 Roctool倡議使用 HD 塑料數據庫來量化感應 H&C 技術的效果。 使用不同材料創建表面複製、焊縫強度和流動長度相關數據的中央存儲庫可以提供特定的數據點，幫助客戶了解使用 H&C 技術可以實現的零件改進水平。
材料特性是一部分 Roctool正在與樹脂供應商合作開發 HD Plastics 材料數據庫，該數據庫旨在幫助 OEM 實現卓越的零件質量和更高的性能。 Roctool 正在不斷添加新的提供者和材料來發展和加強這一信息源，目前該信息源僅適用於 Roctool 用戶，但將來將可供其他訂閱者使用。 該數據庫的一個快照如上圖所示。
新的 IDH 複合技術
IDH 代表“Induction Dual Heating”，一種將連續纖維熱塑性複合材料毛坯與額外熱塑性化合物注塑包覆成型相結合的成型部件新技術。 這種「混合」複合材料越來越受到人們的關注，因為它們重量輕、強度高、剛度高，並且具有包覆成型3D 細節的設計自由度，並且無需二次精加工即可提供表面美觀，而且所有這些都在60 秒的循環時間內完成。
當前的混合複合材料包覆成型工藝通常使用紅外線烘箱來預熱固結的熱塑性“有機片材”，然後通過機器人和/或傳送帶將軟化的片材輸送到冷模具。 IDH 技術在整個過程中使用單個感應發電機。 首先是機器人在工具中放置一個冷的複合嵌件，該嵌件已經被感應發電機加熱。 與此同時，少量的電力被傳送到第二個小型感應加熱站，以加熱一塊與復合嵌件尺寸相同的固體石墨。 機器人從感應站取出熱石墨片並將其放置在靠近複合嵌件暴露的“B”側，以便通過輻射加熱第二個表面。 然後將復合嵌件沖壓成所需的形狀，打開模具，帶有復合嵌件的半模旋轉到注塑站進行包覆成型。 感應發電機將電源從沖壓模具切換到注塑模具，然後再返回。
感應加熱比紅外線更有效，可以加熱到更高的溫度。 在將有機片材放入模具之前取代通常的紅外線預熱，消除了處理和精確定位一塊鬆軟的熱有機片材的困難。 也避免了預熱嵌件在轉運過程中冷卻的問題。 IDH 能夠通過自動調整加熱時間和功率，以智能方式控制兩種元件的加熱。 該系統也更加緊湊，從而滿足電子行業的限制。
IDH 提供富含樹脂的表面，適用於復雜的幾何形狀，並且可以利用無紡布和夾層複合材料插入物，這在傳統工藝中較熱時更難處理。 更重要的是，IDH 甚至可以使用非合併板材，從而節省加工步驟並可能降低複合原材料的成本。 IDH 可在高達 400 C (752 F) 的溫度下提供多區域加熱，適用於熱塑性和熱固性材料。
基於 14 英寸的示例。 筆記本電腦外殼，1 毫米厚，PC 和 50% 碳纖維，IDH 已被證明具有以下優勢：
- 與傳統混合複合材料成型的 40 秒相比，60 秒的循環時間縮短了 100%。
- 使用相同的工藝溫度範圍，能耗降低 54%（2.3 kWh 對比 5.0 kWh）。
- 佔地面積減少 28%，使用相同的立式註塑機和六軸機器人。
關於作者： 馬蒂厄·布朗熱加盟 Roctool 2004 年 10 月。XNUMX 年後 Roctool 在法國總部，他負責公司技術的全球銷售、大客戶和戰略營銷，幫助將公司技術引入汽車、電子、消費品和航空航天等市場。 2013 年，Matt 開始開發北美子公司 Roctool，現居北卡羅來納州夏洛特。2015 年，Matt 被任命為 Roctool CEO。
https://www.ptonline.com/articles/rapid-heat-cool-molding-evolves-to-meet-industry-challenges
