近年来，向微型化方向发展的趋势日益强劲，许多产品正在变得更小、更精致、更复杂且更紧凑。这些复杂、精致的部件，许多都是采用微注射成型工艺被生产出来的。在医疗技术领域中，微型部件的例子包括越来越多的微创手术或新的分析方法。微注射成型的另一个目标领域是采用极小电子组件的消费类电子产品以及用于智能手机的光学精密组件。

就连手表这类奢侈品，也越来越多地采用了由热塑性塑料制成的微小零件，如手表机芯中的齿轮——其中的小型密封件由硅树脂制成。尤其是硅这种材料，由于其特殊的性能，正在获得越来越大的市场份额。基于电气化和自动驾驶的发展趋势，未来，汽车行业也将需要更多由液态硅胶（LSR）制成的微型部件。

1、微注射成型

微注射成型的提出源于1985年，微注射成型(也称微成型)用于生产总体尺寸、或特征功能区、或公差要求以毫米甚至微米计的制品。随着高技术和精密技术的快速发展，在光通信、计算机数据存储、医疗技术、生物技术、传感器和传动装置、微光学器件、电子和消费类产品，以及设备制造和机械工程等领域中，微注射成型制品呈现快速增长的需求。

典型例子包括：手表和照相机部件，汽车撞击、加速和距离传感器，硬盘和光盘驱动器读写头，医疗传感器，微型泵，小线轴，高精度齿轮、滑轮和螺旋管，光纤开关和接插件，微电机，外科仪器和通讯制品等。 由于制品的微型特征，因此需要特殊的成型机械和辅助设备来完成各种生产操作，如：注射量控制、模具排空(真空)、注射工艺、制品顶出、分离、检验、存放、定位和包装。另外模具嵌件和模腔制造也需要特殊的技术。

2、是什么让微注射成型充满挑战？

微注射成型意味着所生产部件的重量明显低于1g。现在，一些制造商已经实现了1mg以下的重量——尽管采用低比重的热塑性塑料或者采用更高密度（密度通常是1.1～1.5g/cm3）的液态硅胶会有很大的不同。由硅制成的微型部件通常比热塑性塑料制成的微型部件要重， 但它们却可以做得更小，因而在尺寸上更具挑战性。

但是，在我们讨论加工LSR与加工热塑性塑料存在哪些不同之前，有必要先对微注射成型所面临的特殊挑战做一个全面的了解，这些挑战与所使用的原材料无关，因为微注射成型的一些工程难题仅来自于部件——以及部件的尺寸特征和超低量的加工。

如图所示，这是一个长1.7mm、直径0.9mm、重0.0005g的LSR部件，如果采用一副32腔的模具，含浇口在内，其总的注射量是0.125g，相当于大约125颗糖粒，为比较起见，一块方糖中含有的糖粒数量大约是20000～30000颗。

作为眼科诊断仪器中的连接元件，该案例如此小的注射量必须均匀且可重复地分配到所有的型腔中，对此，微注射单元、主流道和热管理对于确保质量、精度和可重复性都至关重要。

仅主流道就足以说明微注射成型究竟需要多少技术诀窍，其流量必须与成型部件的体积保持平衡的比例关系，对此，必须对几个边界条件进行相互权衡并优化整个工艺过程，关键要素是过程管理、对废料和能耗的统计、材料价格以及循环时间。所有这些，都给设备制造商和微型部件的生产商带来了极大的挑战。

3、微注射成型的优缺点

微注射成型 - 优点

微注射成型的模具除尺寸明显小于传统模具尺寸外，还具有以下特点：因尺寸小，使型腔数目减少，有利于改善模具的平衡性，提高产品外观尺寸精确性;因尺寸小，更容易控制模温的稳定，符合精密成型要求，也节约了模具加热/冷却所需的能量;推荐采用热流道系统;模具成本低，开发周期短。

微注射成型的目的是生产微型制品，因此与其它宏观注射成型工艺不存在竞争关系，这是它的优点之一。在各种微成型工艺中，注射成型工艺还具有其他一些优势，如：它可以借鉴传统塑料加工技术长期积累的丰富经验、具有标准化的工艺程序、高自动化程度以及短生产周期等，因此注射成型工艺是各种微成型工艺发展最快的技术。

微注射成型 - 缺点

微注射成型的主要工艺缺点有：流道体积大，有时流道内物料可能占到总注射重量的90%。而且对于微注射制品应用而言，流道内的材料大多数情况下是不能回收再用的，材料浪费较严重。另外由于微注射制品的表面/体积比通常很高，模具在注射过程中必须加热到熔融温度以上以防止早期固化，使得生产周期延长。

4、微注射成型LSR与微注射成型热塑性塑料的区别

加工LSR与加工热塑性塑料，最重要的不同来自对两种材料的温度控制，直至固化或硫化过程。在注射成型LSR时，两个原料组分在室温下在料筒中混合，这两个原料组分沿小截面的通道以最短的路径被送入料筒中，然后阀式浇口和分流道对混合好的材料进行分配。在170～190℃的温度下，LSR在模内发生硫化反应，形成弹性体部件，为此，模具及其温度控制必须要为高温应用而设计。此外，还必须在料筒与模具之间采取严格的热隔离措施，以防止料筒中预混好的液相LSR在无意间硫化。

LSR微型部件在脱模过程中仍然很热，因此，在设计用于操作部件的自动化系统时，必须考虑到这一点，特别需要注意的是，要使用耐热材料和测量技术。

对于LSR部件，还需要改变气流以反射温度。由于热量的产生，会在部件脱模时导致气体主要向上逸出，因此，在洁净室环境中注射成型LSR时，必须从模具上方抽出气体。相比之下，用于成型热塑性塑料的抽气装置通常位于模具下方，而来自模具上方的新鲜空气能够以层流的方式对模内部件作进一步的冷却。

虽然如此，硅胶在脱模和部件设计方面却具有优势：这种弹性体部件可以在脱模过程中变形而不影响其质量，因而增加了LSR 微型部件的设计自由度，甚至可以实现小的凹槽。但对于热塑性塑料部件而言，为确保部件脱模时不受损，只有当部件冷却变硬后才能取出，为此，必须提前规划好部件的冷却问题。

向注射机提供原材料是微注射成型LSR和热塑性塑料的另一个不同之处。为实现微注射成型，应将液态硅胶的两个组分储存在容量不超过0.5～0.7L的容器中。为了更好地保护材料，与料筒连接的软管还要尽可能得短且横截面要小。在为成型系统选择计量泵时，Engel优先考虑的是其装置具备OPC UA能力的合作伙伴，以确保能够将计量泵系统集成到其机器的控制系统之中。

而热塑性塑料的微注射成型过程却没有表现出任何与众不同之处：粒料被送入螺杆和加热的料筒中，螺杆和温度管理确保了形成均匀的熔体，熔体通过分流道和阀式浇口被一枪一枪地送入型腔中。

文章来源： PT现代塑料，德标机械