复合铸塑技术
时间:2005-07-01
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复合 铸塑 技术 来源：www.newmaker.com
“原型复制”（Paradigm Shift）一词，曾经有一段时间在文献资料和专业词汇中频繁出现。值得庆幸的是，该词汇使用不长时间便消融在网络世界里，但它却给塑料制品工业指出了一条新路。Paradigm Shift模糊了原型制造和批量生产两者之间的界限，于是出现一个新术语－快速原型制造（Prototyping）。
这类新技术及其相应设备在大大加快产品投入市场速度的同时，也降低了塑料原型制造和批量生产的成本，免除了制造注射模具那一套昂贵、费时的工艺。
复合铸塑技术（Compcasting）
这种复合铸塑技术运用传统的、廉价的快速制造（RT）模具，能使纤维增强尼龙6的模制过程象将环氧树脂和尿烷浇铸加工成塑料一样简单。到目前为止，这种RT技术仅仅被用于将原型制造成塑料部件或者模型。然而，复合浇铸技术及其相关设备在短短一天内，却可能利用CAD存储的数据进行尼龙6产品的大规模生产。采纳这种新技术对生产厂商的意义在于，它能够大大缩短生产过程，这对尼龙6的应用而言是一个不小的进步。
尼龙6在汽车部件中应用非常广泛，比如进油管、阀门盖、水泵、散热片以及风扇罩等等，它还用于电动工具的手柄、仪表盘和机壳。制造程序通常以CAD资料形式由原型服务中心开始，服务中心又将这种设计资料翻译成STL信息，最后再被译成SLA、SLS、LDM或者FDM中的一种资料形式。
传统注射模具的投资一般会达到6位数字，这个投资无论是对小型或者是中型规模的生产商来说都是天文数字。但这些模具的昂贵是可以理解的，因为它们需要能够承受极高的压力。有了注射模制技术，塑料粒子先被熔融，然后在极高压力的作用下又被压入模具腔体内。一旦固化，这个成型完好的产品即被脱模。在这种工作方式下，产品的质量得到了保证，但是为此却付出了巨大的资金和时间代价。塑料注射设备及其复杂的辅助设备比如热流道（包括喷嘴、加热器、多管热电偶、活塞及阀杆组件）的购置和维修都极为昂贵，而将它们投入道较小规模的生产过程也是得不偿失。
很显然，利用注射成型的新产品推向市场的巨额花费限制了塑料零部件的应用和推广。即使金属RT（直接来自CAD资料）的替代技术到目前为止证明也只适合于少量的注模零件。
复合铸塑是一种快速原型制造的专利技术，用于模制纤维增强尼龙6结构及其他热固性树脂。该技术所使用的设备是复合铸塑过程取得成功的必要条件。如果没有合适的分散设备，这个生产过程就无法完成。获取应有的技术许可和设备后，塑料厂商或者快速原型服务中心可直接把CAD资料转化成纤维增强尼龙6的结构零部件。复合铸塑技术的生产周期仅需一天。
这个短暂的工作周期是以CAD资料制造模具开始的，模型的制造（使用SLA、SLS、FDM资料）通常用与浇铸尿烷模型的传统材料完全相同：橡胶、塑料、熟石膏和砂子。
聚合工序（PolymerizationM）
下一个步骤只是简单地将传统负离子聚合方法应用到纤维增强尼龙6的生产中。用一台纤维增强尼龙6分散设备将单体已内酰胺掺混到经过活化剂处理过的尼龙6中。当这种合成淤浆被加热到140－150℃时，再用搅拌器将玻璃纤维增强材料加入进行混合。为了促使聚合作用并使零部件的浇铸一次获得成功，催化剂将由另外一个加热器中注入。催化剂的注入是在已内酰胺进入模具之前以正确的比例自动注射到活化过的纤维增强已内酰胺流里。
因为材料已被分散，所以胶化作用早就开始了，而且混合物渐渐变浓直至稠浆状态。一旦到了这种状态，就不可再将纤维增强材料注到悬浮液中。机器再将温度已达到140－150℃的纤维增强尼龙6材料直接输送到模具内，纤维增强尼龙6在数秒时间内可以成型。
这种技术的灵活性以及可选择的分散设备允许将单件RP的单台分散设备扩充成为大规模的零件生产。
在所有情况下，单个浇铸纤维增强尼龙6零件和批量生产出（比如高压注射模制）的零件在形状、适配以及功能上完全一样。有些工业专家认为复合浇铸出的纤维增强尼龙6零件在许多应用中都能胜过注模成型的纤维增强尼龙6。
省时省钱
与金属注射模具相反，使用快速模具制造零件能大大缩短零件从绘图板上到投入市场所花费的时间和金钱。
使用纤维增强尼龙6分散设备，快速原型和模具的生产可以迅速完成，省掉了巨大的开支、缩短了金属模具注模生产中不可缺少的漫长等待。另外，应用复合浇铸技术，快速模具现在可以制造出1～2百万件尼龙6产品。
复合铸塑技术也无须注射模制中使用的塑料粒子。就拿增强尼龙6来说，预先的混合步骤将尼龙6加热到玻璃纤维可加入的松软程度。这不但节约了时间，而且也节约了生产成本。
复合铸塑设备的效率很高，批量生产的完成要比注射设备的速度快得多。因为复合铸塑模具所发生的费用很少，在这种技术中使用多模具的操作将会变得更加经济可行。单个转盘上可安装的模具数量达30对之多，而分散设备在每个模具经过它时由其喷嘴将所有模具依次加满。由于拥有每秒一磅的加料量以及可快速加料的多重模具，即使是在批量生产中，也能使其生产速度比注模设备的速度快60％之多。
按最保守方法计算，这种加工方法中模具的研制成本只有钢制模具的80～90％。另外，购买复合铸塑设备的成本最多只有购置大型高压注模设备成本的66％。有些应用证明整个复合铸塑技术要比传统的注模技术便宜50％，即使大批量生产也如此。
许多情形下，复合铸塑技术在产品投入市场和改新项目两者中所给予的效率和成本优势会产生不同的结果，特别是在涉及到产量不足10万件的生产时。在这种产量相对较小的情况下，制造一种耐用的高压注射模具的费用有时在批量生产中得不到稀释。这种新型快速原型制造的方法可为那些想从技术上获利的塑料厂商提供了新模式。
