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微熱成型技術
微型部件的制造一直是屬于注塑件成型技術的應用范疇，然而，一種“神奇”的熱成型加工技術卻能夠生產出高質量的微型部件。在第16屆SPE熱成型技術年會上，人們討論了微熱成型工藝，提出了該工藝在微電子機械市場領域中的巨大應用潛力。人們同時討論的技術還包括：“類鉻效果”的TPO部件、可降低成型周期的“四運動工位活塞”，以及可快速更換注塑件模具的PD500 Mega 氣缸。 微熱成型技術 德國Forschungszentrum Karlsruhe公司的微結構技術研究院是一家大型的、以政府基金為基礎的研究機構。該機構的研究人員開發(fā)了實驗室規(guī)模的熱成型工藝，據(jù)說該工藝可成型尺寸在0.1～1000nm之間（1000nm＝1μm）的微型部件，首次達到了工業(yè)標準的微成型要求。開發(fā)該工藝的目的是為了滿足生命科學領域對微型部件的需求，如用于藥學研究的生化試劑的合成與分析用一次性LOC微射流裝置。 作為一種微觀改進的技術，這種新的熱成型系統(tǒng)包括3個部分：帶有微型型腔的平板注塑件模具，一臺用于產生真空和氣壓的帶孔壓板，以及注塑件模具與壓板之間的密封設施。其工藝過程是：將注塑件模具安裝到一臺實驗室用的壓機上，然后將一片塑料薄膜（20～50μm）嵌入注塑件模具中。壓機閉合后，盡管在注塑件模具與壓板之間的薄膜沒有被壓緊，但是仍然獲得了一定的真空度。隨著注塑件模具的完全閉合，薄膜被壓緊，同時也被加熱，當薄膜達到熱變型溫度以后，就會在大約50bar的氣壓作用下流入注塑件模具型腔中，這時注塑件模具已經冷卻到20℃，低于材料的熱變型溫度。隨著氣壓的下降，注塑件模具打開，微型部件即被成型出來。 用類似鉻的裝飾膜裝飾的由3部分組成的TPO熱成型保險杠首先被應用于卡車上據(jù)介紹，該工藝中使用的注塑件模具可以通過機加工、EDM、光刻、電鍍、濕法或干法蝕刻、激光等技術進行加工。金屬、陶瓷、玻璃和硅碳化合物可用作注塑件模具材料。該工藝可使用50μm厚的聚苯乙烯、聚碳酸酯或者環(huán)狀烯烴共聚物薄膜。 優(yōu)于注塑件成型 微熱成型技術的第一個應用是10mm×10mm的生物培養(yǎng)芯片，在每一個芯片上有675個凹坑。以前這種芯片是采用微注塑件成型技術生產的，在成型后還需要由人工去掉料把?，F(xiàn)在采用微熱成型技術則能夠制造出幾μm厚的部件，且表面光滑，這一點是其他方法難于實現(xiàn)的。 熱成型技術被應用于微型部件的制造領域中。圖為由德國研究機構開發(fā)出的新型工藝生產的細胞培養(yǎng)片，上面布滿了微型凹穴目前微熱成型技術的局限性在于，需要由人工進行操作，從而使成型周期相對較長，一般需要10min，因此，目前該技術的發(fā)展方向是開發(fā)自動化的壓力系統(tǒng)和成型系統(tǒng)，以及先進的加熱系統(tǒng)，通過保持模溫，以取代對薄膜的預熱過程，從而降低成型周期，提高產率。 據(jù)說，目前該微熱成型技術的研究機構準備將其專利技術許可頒發(fā)給歐洲和美國的熱成型加工商，醫(yī)藥包裝行業(yè)將成為該技術應用的首個領域。 類鉻效果的TPO部件 在零部件產品的年競爭比賽中，汽車類產品中的最高獎項被授予了一個卡車保險杠部件。該保險杠部件由3部分組成，其兩個末端的TPO蓋具有類似于鉻的表面效果，據(jù)說這是通過所謂的厚片材成型技術（Thick Sheet Forming）加工而成的，即將裝飾薄膜層壓在片材上以成型出該部件。 來自于Tooling Technology的PD500 Mega氣缸可承受25000lb的壓力，它能夠快速更換注塑件模具，時間從1h減少到10 minHendrickson 國際公司是一家卡車保險杠的制造商，該公司將類鉻薄膜粘在0.187in（1in=25.4mm）厚的TPO片材上。Thermoformer Profile Plastics公司使用低壓技術生產出的具有A級表面的部件達到了鉻鋼的效果。據(jù)說選擇TPO是因為其在－40℃時仍表現(xiàn)出良好的柔性和抗沖擊性能。 工具信息 Marbach開發(fā)出了一種所謂“四運動工位活塞”（four-motion plug）用于方形PP容器的加工，據(jù)說它能夠將成型周期降低10％。其凸輪驅動的“手指”可將材料延展到各個角落，因此能夠用更薄的片材進行更快速的成型。這種由規(guī)則泡沫制成的活塞能夠使部件重量減輕達20％以上，可用于PP肉盤或者黃油桶的生產。該技術在歐洲及澳大利亞的第一個用戶是Huhtamaki公司。 對于大規(guī)格產品的成型制造商來說，一種來自Technology LLC公司的PD500 Mega 氣缸能夠迅速定位并鎖定注塑件模具，可承受25000lb的壓力。其高強度的鋼把手能夠耐受高剪切負荷，并快速更換或定位注塑件模具，據(jù)說它能夠將更換時間從1h減少到10min。
