近几年，低碳化发展成为汽车产业的核心课题，各家整车企业、零部件企业想方设法在不影响产品性能和安全性的前提下，降低车辆整备质量，以减少燃油消耗。

有不少专业机构经过研究得出：汽车重量每减少100千克，每百公里可节省燃油0.3升;汽车重量降低10%，可提高燃油效率7%左右，节能减排效果显著。甚至，纯电动汽车重量每降低10千克，续驶里程可增加2.5千米。具备质量轻、强度高、韧性好、易加工、可重复使用等特点的塑料，是汽车轻量化和环保化最为理想的替代材料之一。

对很多汽车零部件来说，高质量表面不仅仅是指没有气纹、凹痕等质量缺陷，往往还需要集成很多的元素和功能，比如3D光效、自修复、表面金属化等等。

当我们想象未来的汽车时，受过去几年众多概念研究的启发，我们会想到未来主义设计、3D灯光效果以及智能的内饰和外饰。事实上，这一切都已经能通过可量产的方法来实现。薄膜专业公司Leonhard Kurz和注塑设备制造商ENGEL以及其他合作伙伴一起，在K 2022展会中证明了这一点。这个展品令人印象深刻的原因不仅仅在于它的尺寸。由于要求复杂，在汽车后部区域实施面向未来的设计理念需要大量的流变学计算。

1、成型、修整和装饰一步到位

这项与Kurz子公司Schöfer共同开发的工艺技术将ABS/PC和透明PMMA（制造商SABIC/Röhm）的双组分加工与 IMD（模内装饰）工艺相结合。“这个由两种不同的半透明聚合物组成的特殊材料组合使我们能够用选择性光栅生产背光元件，而完全不会产生不必要的光散射。这是应对多组分技术市场需求的可量产方法。”Leonhard Kurz公司塑料装饰部门的应用、技术和创新主管Martin Hahn在介绍项目范围时说道。

位于Kurz展台中心的是一台锁模力为13000kN的ENGEL duo 1300 Combi M大型注塑机和一个来自Schöfer公司的旋转叠层模具，该模具由Reichle技术中心激光构建，特别适合生产大尺寸预安装零件。在现场观众的注视下，一个将设计和功能完美融合在一起、长度为1.2m的后端盖成型而出。汽车后尾门模块的支撑元件是一个由黑色ABS/PC制成的框架。在第一道工序中，它被用于跟已通过PMD（印刷模具设计）工艺打印的PC板材进行背面成型。在中心模具块旋转之后，红外辐射器对IMD单元的转移系统进行加热，并通过真空将其吸入型腔。在第二道工序中，该框架部件用PMMA流涂，IMD单元的喷涂系统会在其前面进行装饰。

这台注塑机根据该应用而特别订制。“为了采用旋转模板技术，duo 1300 Combi M在可移动夹板上安装了第二个移动注射单元。该中央半模通过带有垂直转接板的水平转台进行旋转。”ENGEL公司的业务开发技术主管Michael Fischer说，“一台ENGEL easix KR120多关节机械手负责零件脱模，并在装饰工序中用额外安装的加热镜为它们提供支持。为了尽可能提高生产效率，我们匹配了所有组件，包括温度控制技术。”

2、出色的设计和智能功能

通过这种方式，立体的部件外形和3D光效结构经过一步式工艺即可实现。降低生产的复杂性对制造商是有利的，因为不再需要热成型、冲压等步骤。“对于制造商来说，这意味着他们能够节省时间和成本，同时减少CO2排放量。”Hahn说道。此外，该工艺是Kurz于2019年推出的IMD DecoPUR技术的最新进展。零件会在最后一道工序中涂上一层光亮的自修复聚氨酯层。它可以根据客户的具体要求进行调整，如集成额外的触摸传感器或自由组合的智能功能。Hahn继续说道：“我们的最终目标是为我们的客户开发一个可根据不同的项目要求进行单独订制的制造平台。”

接合表面、大面积、无缝装饰和光影带来了一些效果。“这种后端盖有利于和其他道路使用者交流。”Hahn解释道。此外，该部件是雷达透明部件，支持先进的驾驶员辅助系统甚至是自动驾驶。考虑到当前向循环经济转型的趋势，后者也并非无关紧要。得益于材料的慎重选择，这些部件最终都可机械回收并作为后工业回收物被再次使用。

3、柔性注塑，光洁表面

上面的这个案例为其他类似的应用带来了启发，比如，注塑机制造商Tederic公司展示了如何使用Neo M1120s/e1700c e1100c多组分注塑机生产高光B柱。这个220g重的钢琴漆面部件采用Tederic公司的Coinsure注塑压缩成型（Injection-Compression Molding）工艺生产，所用的设备中有两个面对面的电动注射单元和一个在水平旋转台上旋转的双组分模具。首先，在模具中，第一个PMMA组分以低应力注塑的方式被生产出来，然后以最小压缩冲程定向，接下来，随着模具的中心块旋转，通过6个浇口以ABS材料在其背面成型。

德国销售合作伙伴Plastivation公司的研发副总裁Daniel Ammer博士表示，拉杆的位置精度为±0.01mm，由此确保了用户获得的零部件拥有较高的尺寸精度。每个拉杆的位置和力都是独立控制。降低的型腔压力使其更容易满足高光可视化组件的严格要求。

在伊之密的展台上，配备液压锁模装置（5000kN）和电动注射装置的UN500D1-E混合注塑机用90s的周期时间生产了侧门面板，合模也分两个阶段进行。注塑压缩成型在这项应用中同样发挥了提高零件质量的积极作用。但是，与上一个应用不同的是，机械手会先将薄膜嵌件放入型腔然后用ABS在其背面成型。在展会现场，除了这套加工设备，观众们还能在背光状态下参观这个展出的部件。

3、紧凑的反射器散热器复合模块

目前，生产近光前照灯需要6个部件、多种材料和多个加工步骤。科思创与照明行业领导者Lumileds公司合作开发了一种基于LED技术的超薄紧凑的设计方案并缓解了热管理问题。该模块是单独一个部件，只需3组材料：两种聚碳酸酯（PC）牌号、喷镀金属和LED模块。“此外，通过引入更高效的生产工艺，OEM能够大幅降低装配复杂性和生产成本。”科思创注塑成型技术开发主管Rainer Protte说。

technotrans在展台上演示了集成LED模块和散热器的原型部件的生产，它只需两个加工步骤——零件的双组分注塑成型以及金属化（如通过喷镀）。在Summerer Technologies公司生产的注塑模具中，六轴机械手先将LED模块放入型腔，在第一道工序中用导热聚碳酸酯（Makrolon TC）包覆成型，从而获得尺寸稳定的散热器。在第二道工序中，反射器用第二种聚碳酸酯牌号（Makrolon DS）包覆成型。非常关键的一点是，金属化工艺可以在注塑成型之后直接进行，无需对塑料部件进行额外的表面处理。

双组分反射器散热器模块是一个紧凑的部件，因为它比传统装置少5个零件。“这使得模块的重量减轻了40%以上。仅就散热器而言，它比铝铸件轻了49%；反射器比BMC（块状模塑料）设计轻了约26%。”Protte说道。他对这种简化的原因进行了解释：“通过结合Makrolon TC和Makrolon DS这两种聚碳酸酯牌号，设计人员可以实现尺寸稳定性，从而实现一致的光度。具体原因在于，这些材料具有较低的CLTE（线性热膨胀系数）值，且数值非常接近。在最终应用出现温度波动时，这个特征带来了良好的尺寸稳定性。此外，注塑成型过程中的低加工收缩也有助于减少翘曲，确保尺寸稳定。”

4、基于人工智能的机器过程监控和温度控制

得益于制造工艺的一些特点，这个原型部件弥补了先前部件的许多缺陷。其中，注塑件易于金属化就是采用温度控制技术的结果。technotrans通过一台ENGEL注塑机现场演示了其增强型变模温系统解决方案。该方案配备了集成的换模和PLC控制单元。“借助该系统，我们能够通过智能控制技术显著提高能源密集型变模温工艺的效率。”温度控制技术负责人Ralf Radke说。该解决方案的特色是控制和换模单元，即阀门技术、PLC和操作技术被集成到一个外壳概念中。其结果是，整个系统更加紧凑，节省了更多空间。

为了进一步发掘塑料加工的效率潜能，technotrans还涉足了人工智能的应用。在展会中，该公司展示了基于人工智能的注塑机过程监控和温控设备。该设备通过算法处理加热和冷却过程的工艺参数和消耗数据，并将它们反馈给该工艺，以此来减少能源消耗。该系统是与工业工厂数字化解决方案供应商Nexocraft战略合作的成果，旨在帮助塑料加工企业降低碳足迹。

这个解决方案通过基于网络的软件进行操作，可直接从云端进行过程监控、智能过程控制和整机控制，其目的是优化工厂的效率。除此之外，该机器的连接也得到了简化，现在只需通过预配置的LTE网关就能实现“即插即用”。“原则上，我们可以连接和集成所有激活了OPC-UA服务器的注塑机和温度控制单元。因此，我们没有设备系列和制造商的限制。”Radke说道。

5、回收水杯的高品质印刷

谈到表面处理技术，必定不能忽略Plasmatreat公司。这家致力于常压等离子技术的市场领先企业凭借其Openair等离子技术为传统的塑料表面处理提供了一种可靠且高效的替代方案。所有等离子工艺都不含溶剂，因此有助于改善环境平衡，它可以选择性地应用在某些区域并且轻松集成到现有生产线中。

回收塑料的使用在加工、粘合、印刷和贴标方面给加工企业带来了越来越多的挑战。针对这些情况，Plasmatreat解决方案非常有效，它能通过提高表面能来活化非反应性材料，为后续的工业处理做好准备。活化改善了材料表面的润湿性，也由此提高了其粘着性。这样一来，粘合剂和涂料在塑料制品表面的粘合强度也得以提高，部件的印刷质量由此而改善。

文章来源： 荣格塑料工业，宝捷注塑机