【中国德富塑料网】塑胶网、塑化网络资讯:据了解,传统的、宏观上的注塑成型技术在理论及工艺上已经发展得比较成熟,但微注塑成型技术及其相关研究仍处于起步阶段。由于微注塑成型技术的研究涉及到很多相关领域,如微流变学、微流体力学、微传热 学、聚合物的微观流动形态学等,且这些相关领域的理论和技术本身都还很不成熟,因此尚未形成能够指导微注塑成型技术的理论和方法。
而随着微机电系统(MEMS)的迅猛发展,又迫
切需要复杂微塑件或微注塑封装技术在微机械系统中发挥重要作用,因此对微注塑成型技术的进一步深入研究至关重要。与传统的注塑成型技术一样,微注塑成型技
术包括微注塑成型机、微注塑成型模具、微注塑成型材料、微注塑成型工艺四个方面。以下为这四个方面的发展现状:
微注塑成型机的研究现状
具体的微注塑机的发展现状前节已经作了介绍。德国Aachen大学的IKV研究所一直从事注塑成型及其模具技术的研究,他们新近研制了一种高技术含量
的微注塑成型概念机,获得了比Microsystem50更小的注射量。这种微注塑机技术代表了目前最新的研究进展,它仍采用螺杆预塑化和柱塞注射单元分
离式设计,只是注射推杆的直径由Microsystem50型的Ф5mm减小到Ф2mm,其注射量可在5mg-300mg范围内变化。
微注塑成型模具
在制造技术方面,由于微注塑成型模具的成型尺寸微小、加工精度高,传统的模具制造方法已不能满足其要求。目前主要应用以下制造技术来加工微注塑模具。
① LIGA技术
LIGA技术起源于德国,它是1986年由德国卡鲁塞尔(Karlsruhe)核技术研究中心微结构研究所的W.Ehrfeld教授及其同事为了分离 铀同位素而首先开发出来的。LIGA技术以三个主要工艺为基础:射线蚀刻、电铸成型、注塑复制。由于LIGA技术可加工任意复杂的图形结构,制造出具有高 深宽比的超微细元件,加工精度高,可达亚微米级,因此它己经成为微型模具制造中的一种常用方法。
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② 微铣削加工技术
为了提高其加工精度,研究者们在不断地改进传统的铣削加工技术。德国亚深的Fraunhofer产品技术研究所(IPT)和美国Fraunhofer
机械制造技术改造中心设计了一种特殊的微型铣削加工机床,该机床带有气动轴承和主轴,在切削加工中,气动轴承和主轴传送切削刀具的运动更加稳定,每次传送
切削刀具的步距在30纳米以内。
③ 激光加工技术
激光加工是一种既快捷又精密的微机械加工技术,它是一种脉冲工艺,在该工艺中光波脉冲可调至10ns-100ns.激光加工精度可达士um,制品尺寸可小至10um。激光加工技术可加工任何金属,甚至碳钨化合物,并能获得很高的表面精度。
④ 微细放电加工技术(EDM)
美国的微型工业模具公司(MTD)功是应用EDM技术进行微型模具制造的先驱,该公司的数控EDM机床可以提供小至1.5um的步距进给,使用直径从 0.25mm到25um的黄铜和镀锌的金属丝。MTD曾成功地制造出一种用于生产的大小为1.52X0.038mm、重量只有0.13mg塑件的微型模 具,该模具的浇口尺寸小至0.05mm,型芯直径只有0.11mm。德国亚深的IPT与瑞士的Agie合作开发了直径只有20um的金属丝。日本东京大学 开发的微细电火花加工机床可以加工5um左右的细轴和微孔。
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微注塑成型材料
由于微注塑成型中流道及型腔尺寸非常微小,因此用于微注塑成型加工的材料要求具有粘度低、机械性能高、快速固化、流动性好、固化温度差值小、尺寸稳定 性好等性能, 现阶段常用的微注射成型聚合物原料主要有PMMA、PC、PA、POM、PSU、PEEK、LCP、PE及PA12- C 等。但现有的聚合物材料很少能同时兼顾所有的成型与使用性能的要求, 因此用具有微小尺寸的填料填充基体, 通过加入特殊助剂的方法使物料更适合微注射成型。当填料为同样数量的超细氧化锆粉,并在较好的充模能力与高生坯稳定性。
微注塑成型工艺
当微注射成型机、微注射成型模具及成型材料确定后,微注射成型工艺就成为保证微型塑件成型质量的重要因素。与传统的注射成型工艺类似,目前国内外对微
注塑成型工艺的研究也包括注射压力、注射速度、成型温度和时间等工艺参数,但是传统注射成型的工艺条件并不完全适合于微注射成型,各工艺参数及其交互作用
对成型的影响规律是目前微注射成型技术研究中的一大热点。
总之,微注塑成型机发展过程很快,德国在此方面的研究起步最早,美国、日本紧随其后。我国目前有清华大学微纳米中心、上海交通大学微纳米研究院、大连
理工大学精密与特种加工教育部重点实验室、中科院力学所和中南大学模具技术研究所对流体流动行为、微流体实验技术及微注塑成型机理进行了一些卓有成效的研
究探讨;苏州大学,哈尔滨工业大学等一些高校也正在进行一些相关研究。
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