Name: 마이크로 3D 부품의 사출 성형에 대 한 부드러운 금형 프로세스 체인 기둥 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 32 s
Description: 학습하세요 부가제조를 활용한 사출 성형 인서트 제작 방법을 통해 복잡한 형상에 미세 특징을 구현하는 기술입니다. 이 프로토콜은 제조 및 고분자 가공 연구자들에게 정밀한 소프트 툴링 공정을 탐구할 수 있는 기회를 제공합니다.

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이 종이 프로젝트 "표면 처리 이식 재 의료 장비에 대 한" 혁신 기금 덴마크에 의해 투자의 맥락에서 수행 하는 작업을 보고 합니다. 저자 기꺼이 인정 유럽 혁신적인 교육 네트워크 MICROMAN "과정 지문 Zero-defect 그물 모양 MICROMANufacturing에 대 한" 연구는 유럽의 혁신에 대 한 지평선 2020 프레임 워크 프로그램에 의해 자금 지원 조합입니다.

1. 삽입 (오전)을 제조 하는 첨가제로 제조
<ol><li>컴퓨터 지원 설계 소프트웨어에 의해 필요한 구멍 디자인 (이 작품에 사용 되는 파일에 대 한 보충 자료 를 참조). 참고: 직접 스테이지의 건물을 피하기 위해 치료 하는 동안 삽입을 휘게 지원 없이 삽입을 제조 한다. 공차는 0.05 m m입니다.</li>
	<li>하나를 선택 수 지 사진 중 합에 대 한 특히 사출 성형 동안 압력과 열을 견딜 수 있는. 참고: 수 지 ( 재료의 표참조) 선택 56 MPa, 연신 율 3.5%의 휴식, 115 MPa의 굽 힘 강도, 3350 MPa의 굴곡 계수 및 140 ° C18의 열 변형 온도에서 인장 강도.</li>
	<li>젖은 실험실 병 롤러, 플라스 크 쉐이 커에 재료 용기를 실행 하 여 최소 30 분에 대 한 철저 하 게 복합된 photopolymer 블렌드 (독점 메 틸 메타 크 릴 산 및 아크릴 혼합, 티 오2 기반 사진 시작자)를 혼합 또는 유사한 혼합 장치입니다.</li>
	<li>사진 중 합 기계 (복-16 µ m의 크기)를 준비:<ol>
<li>상향식 오전 기계에 대 한 부가 가치세 코팅 손상 하 고 철저 하 게 청소 있는지 확인 합니다.</li>
		<li>탑-다운 기계, 닦는 시스템 결함을 검사 합니다.</li>
		<li>빌드 단계를 검사 하 고 올바르게 빌드 접시 vat 오프셋 100 µ m 게이지 호 일을 사용 하 여 빌드 접시를 조정 합니다.</li>
		<li>미리 진행 하기 전에 정상 온도 도달 가능 하면 기계 도구의 광원을 점화. 이 온도 65 ° C 가벼운 엔진 및 부가 가치세 내부 30 ° C 이어야 한다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>작업 준비 소프트웨어에 기를 가져옵니다. 기계 제조 업체19에서 지침을 따릅니다.<ol>
<li>선택한 photopolymer (빛 강도와 레이어 두께 사용된 기계에 대 한)에 맞게 적절 한 기계 매개 변수를 할당 합니다.</li>
		<li>높은 수직 기계 해상도 (이 연구에서 25 µ m)에서 빌드를 실행 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>인쇄 된 삽입을 청소.<ol>
<li>행 구 기 소 프로 파 놀 3 분에 대 한 초음파 목욕에 노출에 그들 세 번 철저 하 게 헹 구 고 photopolymer 잔류물 없음 인쇄 된 삽입의 표면에 남아</li>
		<li>실 온에서 완전히 증발 하 고 실 온에서 건조 하룻밤 desiccator에 삽입을 설정 하는 용 매를 허용 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>게시물 치료 말린된 삽입 UV를 사용 하 여 초당 10 섬광의 주파수와 함께 2000 년까지 각 시간 깜박 표시등이 두 번 ( 재료의 표참조).</li>
</ol>2입니다. 사출 성형 (IM)
<ol><li>기존의 사출 성형 기에 마이크로 주입 모듈 설치 ( 재료의 표참조). 참고: 우리의 경우, 주입 모듈 했다 45 °의 각도로 장착 나사, 나사 직경 8mm, 있었고 클램핑 힘 100 kN.</li>
	<li>금형 판에 삽입을 탑재 합니다.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig1.jpg"> 그림 1: 사출 기계 금형. (a) 사출 측면 판으로 조립 된다. 삽입은 빨간색 동그라미에 의해 강조 표시 됩니다. (b) 이동식 측면 방출 핀 접시로 조립 된다. 삽입은 빨간색 동그라미에 의해 강조 표시 됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="3"><li>인쇄 과정에서 변이 담당 하도록 수동으로 수정할 어떤 약간의 삽입을 금형에 맞게 필요한.</li>
	<li>기계에 금형 플레이트를 나사.</li>
	<li>호퍼에과 립 PE를 로드 합니다.</li>
	<li>60 ° c, T 175 ° C에서,배럴 및 65 m m V주입 기계 매개 변수 T형 을 설정/s. demolded 될 부분에 대 한 충분 한 냉각 시간을 허용 합니다.</li>
	<li>31 ° C, 155 ° C, 165 ° C, 170 ° C 5 세션 1에서 175 ° C에서 나사를 열. 용융 온도 175 ° C, 정확한 사출 성형을 시작 합니다. 일단 구멍 가득, PE 수축에 대 한 보상을 5 초 동안 300 바의 패킹 압력을 유지 합니다.</li>
	<li>금형을 열고 방출 핀 삽입의 이동 가능한 측면에서 PE 부분을 밀어 수 있도록 합니다. PE 부분 삽입에 고정 됩니다, 경우 참여 밖으로 손으로.</li>
	<li>100 사이클 (주기 정의에서 부분 나올 때까지 금형이 닫힐 때) 사출 성형의에서 컴퓨터를 중지 합니다.</li>
</ol>3. 품질 평가
<ol><li>디지털 현미경20 스캐닝 레이저를 지름과 사출 성형 하기 전에 삽입에 구멍의 깊이 측정 한다. 두 삽입;에서 측정 각 삽입에 게이트 "게이트" 및 "게이트" 멀리 다른 거리와 두 지역에 4 개의 구멍을 측정 합니다.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig2.jpg"> 그림 2: 삽입의 CAD 이미지에 강조 하는 영역을 측정. (a)는 이동식 측면 삽입 복제;의 내리에 해당 (b) 주입 측면 복제본의 상단 측면에 해당합니다. 사출 게이트 중심에 찾습니다. 게이트, "지금까지 게이트"와 "게이트" 근처에 차이 거리 두 분야 연구에 비교 됩니다. (이 그림 수정 된 장 외. 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="2"><li>지름 측정 고 사출 성형에서 가져온 추적 된 가지에 기둥 높이. 참고: 그룹 취득된 PE 부품 10 개;의 일괄 처리로 즉, 1-10 1 배치, 11-20 제 2 배치; 까지 마지막 조각. 한 무작위 샘플을 사용 하 여 각 일괄 처리에서 고 정상 및 뒤 측;에 측정 각 측면에 4 개의 기둥 ("가까운 문" 및 "게이트" 멀리) 게이트를 다른 거리와 두 영역에서 측정 합니다.</li>
	<li>이미지 크기를 얻기 위하여 소프트웨어21 처리의 도움으로 데이터를 분석 합니다.</li>
</ol>

<ol><li>Doan, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-Cost+Photolithographic+Fabrication+of+Nanowires+and+Microfilters+for+Advanced+Bioassay+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Low-Cost Photolithographic Fabrication of Nanowires and Microfilters for Advanced Bioassay Devices.</a> Sensors. 15 (3), 6091-6104 (2015).</li>
<li>Lucchetta, G., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/271833481_Effect_of_injection_molded_micro-structured_polystyrene_surfaces_on_proliferation_of_MC3T3-E1_cells">Effect of injection molded micro-structured polystyrene surfaces on proliferation of MC3T3-E1 cells.</a> Express Polymer Letters. 9 (4), 354-361 (2015).</li>
<li>Hu, H., Tian, H., Shao, J., Ding, Y., Jiang, C., Liu, H. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/24/9/095027/meta">Fabrication of bifocal microlens arrays based on controlled electrohydrodynamic reflowing of pre-patterned polymer.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 24 (9), 095027(2014).</li>
<li>Kolind, K., Dolatshahi-Pirouz, A., Lovmand, J., Pedersen, F. S., Foss, M., Besenbacher, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+combinatorial+screening+of+human+fibroblast+responses+on+micro-structured+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A combinatorial screening of human fibroblast responses on micro-structured surfaces.</a> Biomaterials. 31 (35), (2010).</li>
<li>Wilkinson, C. D., Riehle, M., Wood, M., Gallagher, J., Curtis, A. S. G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493101003964">The use of materials patterned on a nano- and micro-metric scale in cellular engineering.</a> Materials Science and Engineering C. 19 (1-2), 263-269 (2002).</li>
<li>Hansen, H. N., Hocken, R. J., Tosello, G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850611002101">Replication of micro and nano surface geometries.</a> CIRP Annals. 60 (2), 695-714 (2011).</li>
<li>Metwally, K., Barriere, T., Khan-Malek, C. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-015-7602-4">Replication of micrometric and sub-micrometric structured surfaces using micro-injection and micro-injection compression moulding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 83 (5-8), 779-789 (2016).</li>
<li>Nian, S. -C. <a target="_blank" href="http://www.hanser-elibrary.com/doi/abs/10.3139/217.2790">Novel embossing system for replicating micro-structures on curved surfaces.</a> International Polymer Processing. 29 (3), 364-370 (2014).</li>
<li>Bissacco, G., et al. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/en/publications/application-of-functional-nanopatterning-to-polymer-medical-micro-implants(bfcd89e2-27be-48aa-a5d6-a33ef8125567).html">Application of functional nano-patterning to polymer medical micro implants.</a> Proceedings of the 4m/icomm2015 Conference. , (2015).</li>
<li>Diaz Lantada, A., Piotter, V., Plewa, K., Barie, N., Guttmann, M., Wissmann, M. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-014-6333-2">Toward mass production of microtextured microdevices: Linking rapid prototyping with microinjection molding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 76 (5-8), 1011-1020 (2015).</li>
<li>Volpato, N., Solis, D. M., Costa, C. A. <a target="_blank" href="https://www.inderscienceonline.com/doi/abs/10.1504/IJMPT.2016.073616">An analysis of Digital ABS as a rapid tooling material for polymer injection moulding.</a> International Journal of Materials and Product Technology. 52 (1-2), 3-16 (2016).</li>
<li>Mischkot, M., Hansen, H. N., Pedersen, D. B. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/en/publications/additive-manufacturing-for-the-production-of-inserts-for-micro-injection-moulding(9c55c6b1-5641-4654-9b5c-29ebd7ed8f46).html">Additive manufacturing for the production of inserts for micro injection moulding.</a> Proceedings of Euspen's 15th International Conference & Exhibition. , (2015).</li>
<li>Zhang, Y., Hansen, H. N., Sørensen, S. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/files/123116383/Injection_molding.pdf">Injection molding of micro pillars on vertical side walls using polyether-ether-ketone (PEEK).</a> Proceeding of 11th International Conference on Micro Manufacturing. , ICOMM. Orange County, California, USA. (2016).</li>
<li>Zhang, Y., Mischkot, M., Hansen, H. N., Hansen, P. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/files/106717230/Replication_of_microstructures.pdf">Replication of microstructures on three-dimensional geometries by injection moulding of liquid silicone rubber.</a> Proceedings of the 15th International Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces, ASPE, March 2015. , ASPE. Charlotte, NC, USA. (2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://envisiontec.asia/wp-content/uploads/2016/09/MK-MCS-P3MiniMulti-V01-FN-EN.pdf">Envisiontec Perfactory MML with ERM. Technical Specifications Document no. MK-MCS-P3MiniMulti-V01-FN-EN</a>. , EnvisionTEC GmbH. (2018).</li>
<li>Switching to FDM to Build Thermoforming Molds Reduces Cost From $1200 to $100. , Stratasys. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.stratasys.com/resources/case-studies/commercial-products/xerox-thermoforming">http://www.stratasys.com/resources/case-studies/commercial-products/xerox-thermoforming</a> (2016).</li>
<li>Hofstätter, T., Mischkot, M., Pedersen, D. B., Tosello, G., Hansen, H. N. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/files/124304068/4682.pdf">Evolution of surface texture and cracks during injection molding of fiber-reinforced, additively-manufactured, injection molding inserts.</a> Proceedings of ASPE Summer Topical Meeting 2016: Dimensional Accuracy and Surface Finish in Additive Manufacturing. , (2016).</li>
<li>Perfactory® Material. , EnvisionTEC Gmbh. Available from:
 <a target="_blank" href="https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf">https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf</a> (2017).</li>
<li>Software Manual, 2010. , EnvisionTEC Gmbh. Available from:
 <a target="_blank" href="https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf">https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf</a> (2010).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.techsansystem.co.kr/image/4100/OLS4100_.pdf">Olympus LEXT OLS4100 laser scanning digital microscope Manual</a>. , Olympus. (2018).</li>
<li>SPIP™ - Analytical Software for Microscopy. , Image Metrology. Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.imagemet.com/products/spip/">https://www.imagemet.com/products/spip/</a> (2017).</li>
<li>Zhang, Y., Pedersen, D. B., Gøtje, A. S., Mischkot, M., Tosello, G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1526612517300993">A soft tooling process chain employing additive manufacturing for injection molding of a 3d component with micro pillars.</a> Journal of Manufacturing Processes. 27, 138-144 (2017).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

이 메서드는 복잡 한 모양 가진 고분자 부품 삽입의 제조에 적합 합니다. 도구 강철 몰드 캐비티 사출 성형 기 폴리머에서 만든 부드러운 도구 삽입의 집합에서 대체 합니다. 가공 시간 및 비용이 감소 기존의 금속 가공;에 비해 따라서, 생산 주기의 단축은. 이 프로세스 체인은 제품 (주입 몰딩 또는 이와 유사한 1000-10000 사이클)에서 중간 규모 생산, 하지만 디자인에 높은 변형에 적합 합니다. 또한, 3D 인쇄 삽입, 아니 특별 한 몰드 플레이트가 필요 합니다. 표준 상업적인 사출 성형 판 구입 하 고 삽입에 맞게 가공 했다.
현재 기술에 상태, 부드러운 공구17가지 메커니즘 의해 실패 합니다. 부드러운 공구 삽입의 열 변형 온도 연결 실패 메커니즘 발견 되었습니다 하 고 분해 가스 방출 때문에 발견 되었습니다. 따라서, 가장 중요 한 단계는 첨가제 생산에 의해 생성 하는 삽입을 위해 바로 수 지를 선택 하는. 열 및 기계적 속성 삽입, 즉, 사출 성형 하는 동안 견딜 수 있는 얼마나 많은 사이클의 수명을 결정 합니다. 그것은 또한 성형된 폴리머;의 범위를 결정 합니다. 금형 온도 성형된 폴리머의 삽입 재료의 변형 온도 보다 높은 해서는 안됩니다.
프로토콜에서 두 번째 중요 한 단계는 삽입의 디자인입니다. 금형 디자인의 일반 규칙을 따라야 한다 고 3D 인쇄 된 폴리머 삽입;에 기계적으로 약한 부분을 피해 야 한다 그렇지 않으면, 공구 수명 균열 같은 오류로 인해 영향을 받을 것입니다.
얻은 사출 성형 부품의 표면 품질 적용된 첨가제 제조 과정에 의해 제한 됩니다. 게시물 처리와 같은 화학 에칭은 표면 품질을 개선 하기 위해 가능한 솔루션. 정밀 표면 기능 첨가제 제조 과정으로 인해 또 다른 문제입니다.
이 메서드는 새로운 생산 플랫폼 회의 산업 요구에 진짜 자유 형식 표면에 마이크로 기능을 만들기 위한 가능성을 만들 것입니다. 따라서,이 메서드는 적용 하 고 다음 세대 의료 기기 의료 기기 또는 이식 장치14 관련 예를 들어 복잡 한 모양에 마이크로 기능을 필요로 하는 관련 응용 프로그램에 대 한 조사 . 이 메서드 작은--매체 볼륨 시리즈 제작을 위한 현저 하 게 감소 된 비용을 통해 가치 창출을 촉진 하 고 긍정적으로 1-10 개별 소자와 실제 대량 생산 사이의 격차에 생산에 대 한 날짜 표시줄에 영향을 미칠. 그것은 새로운 고부가가치 제품 및 디자인 솔루션을 열 것 이다.

제시 하는 방법 소프트 금형 과정, 즉, 폴리머 사출 성형에 대 한 삽입을 생산 하기 위해 폴리머 첨가제 제조를 사용 하 여 마이크로 기능 복잡 한 표면 제조 목표로 합니다. 즉, 폴리머 기능성 표면 부품은 사출 성형 고분자 삽입에 의해입니다.
표면 기능을 마이크로 기능;에 의해 실현 될 수 있다 예를 들어, Doan 외. 1 과 Luchetta 외. 2 세포 생물학과 Hu 외 의 분야에서 기능성 표면 설명 3 광학 요소, 등 의 예를 보여 줍니다. 한 가지 유형의 표면 기능, 마이크로 기둥, 세포 증식 촉진을 위한 집중적으로 조사 했다. 그들은 마이크로 기둥 특정 방법4,5에 꽃무늬는 경우 증식된 조직 및 표면 사이의 결합을 향상 시킬 수 있습니다.
마이크로 기능 고분자 복제 집중적으로 연구, 그리고 정확한 성형 많은 프로세스6에 의해 달성 될 수 있다. 예를 들어, Metwally 그 외 여러분 평면 표면7에 성형된 부품 및 복제 마이크로 마이크로 하위 기능에 대 한 금형 사이 고 충실도 보도 했다.
있다 많은 프로토콜 제조 마이크로 기둥 또는 기능; 그러나, 그들의 대부분은 평면 서피스 또는 일정 곡률으로 표면에 적용할 수 있습니다. 예를 들어, Nian 외. 8 마이크로 기능 핫 엠보싱 곡선된 표면에 의해 달성 될 수 있었다 보여주었다. 그 프로토콜 3 차원 표면, 대부분 실제 장치에 의해 요구 되는 복잡 한 모양을 위한 적합 하지 않습니다. 분명히, 제작 3 차원 캐비티 표면에 마이크로 기능 도전 현재 프로토콜; 만약 그들이 비 수직 사출 부품의 복잡 한 표면에 높은 종횡비 기둥에 대 한 실패할 수 있습니다 한편, demolding 방향에. Bissacco 외. 9 3D 금형 인서트를 사용 하 고 사출 성형;에 의해 얻은 하 마이크로 기능 그들의 연구에서 낮은 종횡비와 특정 하 마이크로 기능 프로세스를 아노다이징 알루미늄에 의해 생성 된 되었고 폴리머 복잡 한 구성 요소에 의해 성공적으로 복제.
연구팀은 고분자 복제에 대 한 프로세스 체인에 첨가제 제조 설계 표면 질감을 달성 하기 위하여 포함 하려고 했습니다. Lantada 외. 오전 프로토 타입에서 시작 하 여 다음 금속 금형 인서트 사출 성형10을 얻기 위해 코팅 기법을 사용 하 여 프로세스 체인을 설명 합니다. 오전에 의해 생산 하는 고분자 부품 형 삽입11,12이 프로토콜에 부드러운 금형 과정으로 직접 적용할 수 있도록 입증 되었다 있다.
우리의 이전 작품에서는, 우리는 Ø4 µ m 픽 기둥 (2 µ m 높은) 성공적으로 사출 성형13에 의해 수직 벽에 demolded는 증명 하고있다. 이 프로토콜에서 조사 제품 4 가지 반지, 각 60 °의 각도 함으로써 특징. 이 제품은 장 수 그 외 여러분 에 의해 공부 하고있다 14, 마이크로 기능을 구현 하 여 소개 되었다 사전 조작 니켈 플레이트, 그리고 마이크로 기둥 (Ø4 µ m) 0.5의 비율로 tines에 실리콘 고무 사출 성형 하 여 얻은 했다.
제시 방법에서 마이크로 기능 소프트 툴 프로세스 체인에 의해 만들어진 복잡 한 표면에 얻어질 수 있다. 철강 금형 충 치 통 사진 중 합-기반 오전 의해 삽입의 집합으로 대체 됩니다. 금속 오전에 비해, photopolymer 기반 기술은 이다 높은 정밀도15달성할 수 있어요. 또한, 가공 시간 및 비용 CNC 가공에 따라 기존의 금형 프로세스에 비해 크게 감소 된다. 최근 사례 연구16에 따르면 thermoforming에 대 한 소프트-도구를 사용 하 여 비용 감소 됩니다 91%, 소비 시간 93%로 감소 하는 동안. 이 프로토콜은 중간 생산 볼륨과 높은 설계 유연성을 요구 하는 제품에 적합 합니다. 그것은 탄소 섬유 강화 광에서 제조 삽입 2500 사출 성형 눈에 띄는 금형 악화17전에 폴 리 에틸렌 대 주기까지 견딜 수 있습니다 입증 되었습니다. 사출 성형 재료의 선택은 삽입에 대 한 선택한 photopolymer의 열 특성에 의해 제한 됩니다. 높은 녹는 온도와 폴리머 photopolymer 캐비티에 적용 되지 않을 수 있습니다. 이 연구에서는 폴 리 에틸렌 (PE) 사출 성형 테스트 실시 선정 되었습니다.

<table><tbody><tr><td>포토폴리머 수지</td><td>EnvisionTec</td><td>HTM140 V2</td><td></td></tr><tr><td>수지 혼합 장치</td><td>IKA</td><td>Vortex Genius 3</td><td></td></tr><tr><td>3d 프린터</td><td>Envisiontec</td><td>Perfactory 3&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>UV 라이트 플래시 유닛</td><td>EnvisionTec</td><td>Otoflash 유닛</td><td></td></tr><tr><td>폴리에틸렌</td><td>lyondellbasell</td><td>PE Purell 1840</td><td></td></tr><tr><td>사출 성형기</td><td>Arburg</td><td>올라운더 370A&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>이미지 프로세싱</td><td>SPIP</td><td>6.2.8</td><td></td></tr></tbody></table>

마이크로 3d 부품의 사출 성형에 대 한 부드러운 금형 프로세스 체인 기둥

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

이 문서의 목적은 부드러운 금형 프로세스 체인 마이크로 표면 기능 사출 성형 삽입의 제조에 대 한 첨가제 제조 (오전)을 채용의 방법을 제시 하는 것입니다. 부드러운 공구 삽입 디지털 빛 가공 (부가 가치세 사진 중 합) photopolymer 상대적으로 높은 temperaturea를 견딜 수 있는 사용 하 여 제조 된다. 여기에 제조 부분에는 60 °의 각도와 4 가지 있다. (Ø200 µ m, 1의 가로 세로 비율) 마이크로 기둥 표면에 두 개의 행으로 정렬 됩니다. 부드러운 공구 삽입과 폴 리 에틸렌 (PE) 사출 성형 최종 부품을 조작 하는 데 사용 됩니다. 이 방법은 첨가제 제조 삽입 하 여 마이크로 구조 복잡 한 형상에 사출 성형 부품을 얻을 수 보여줍니다. 가공 시간 및 비용 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 가공에 따라 기존의 금형 프로세스에 비해 크게 감소 된다. 마이크로 기능 치수 적용된 첨가제 제조 프로세스에 의해 영향을 받습니다. 삽입의 일생이이 과정은 시험 생산에 대 한 더 적합 한 결정 합니다. 삽입 생산의 정밀도 뿐만 아니라 첨가제 제조 과정에 의해 제한 됩니다.

그림 3 에 오전에 의해 조작 삽입 및 사출 성형에 의해 생산 하는 PE 부분 보여준다. 원형 구멍의 두 행 하였다 (그림 3 (b))에 표면에 수직 이었다. 삽입에 구멍의 공칭 치수 Ø200 µ m 이며 센터에 센터 거리 400 µ m와 깊이, 200 µ m. 오전 프로세스로 인해 레이어 구조 명확 하 게 볼 수 있습니다. 라인을 왼쪽 아래에 보이는 접이식 마크, SEM.에 대 한 준비 하는 동안 실수로 일어나는
Demolding 과정은 그림 4에 나와 있습니다. 기둥 demolding 방향에 평행 하지 않습니다. 아니 기둥을 깨고 모든 공부 샘플 (그림 5)에서 관찰 되었다. 이런이 의미에서 demolding는 성공적 이었다입니다. 그것은 이미 멀리-에서-는-게이트의 위치에 기둥 들은 위쪽 압력 강하 때문에 보다 현저 하 게 낮은 표시. 직경에 대해 위치에서 차이 높이 관해서는 저명한 하지 않습니다.
그림 6 과 그림 7 은 복제 사출 성형의 100 주기를 따라 전파 하는 방법을 보여 줍니다. 복제의 정도 기둥의 차원 및 삽입의 크기 사이의 비율에 의해 정의 됩니다. 100 사이클에 따라 안정적인 프로세스는 수직 및 측면 복제에 관한 각 위치에서 달성 되었다. 삽입에 구멍의 차원 사출 성형,이 결론을 확인 후 변경 되지 않았습니다. 게이트까지 위치 기둥 높이 폴리머 흐름 흐름 길이 증가 하는 때 그것의 점성을 증가 하기 때문에 그는 문 근처에 배치 보다 낮은 했다.
사출 성형 매개 변수는 재료 데이터 시트에서 허용 하는 범위 내에서 변화 했다. 대부분 80 개 이상의 주기를 도달 하는 실행의 탐험된 프로세스 창에서의 공구 수명 삽입 확인은 영향을 받지 탐험된 프로세스 창에서. 그러나, 크래킹 일부 테스트에서 사출 측면에 대 한 삽입에 발생 한 사출 압력은 높은 때. 이것은 훨씬 얇은 되 고 삽입의 중심 부분입니다.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig3.jpg"> 그림 3: 삽입 및 복제본. (a) 삽입 첨가제 제조 공정에 의해 생산 양식 금형 캐비티; 사출 성형에 의해 생산 한 폴 리 에틸렌 (PE) 복제 표시 됩니다. 참고 눈금자에 표시는 밀리미터; 숫자 표시 센티미터. (b) 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미지 삽입;의 표면을 보여줍니다. (c) SEM 이미지를 사출 성형 하 여 만든 PE 부품의 표면을 보여줍니다. ((a)와 (b)에서 수정 된에서 장 외. 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig4.jpg"> 그림 4: 성공적인 demolding. Demolding는 비록 기둥 demolding 방향에 평행 하지 않습니다 성공 했다. (a) 금형을 닫고 demolding (b) 금형 열. (이 그림 수정 된 장 외. 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig5.jpg"> 그림 5: 한 무작위 타인의 측면 보기의 SEM 이미지. 조사 4 개의 위치는 이미지에 표시 되어 있습니다. (이 그림 수정 된 장 외. 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig6.jpg"> 그림 6: 기둥 높이 복제 정도. 기둥 높이의 복제도 기둥/구멍의 깊이의 높이 의해 정의 됩니다. 4 개의 위치에서 복제 학위의 의미 가치는 각 일괄 처리에 표시 했다. 1 개의 무작위로 선택 된 샘플 각 일괄 처리에서 측정 했다. 4 개의 위치는 "다시-근처" 뒷면, "최고-멀리"는 위쪽에서 게이트까지 위치에 게이트 근처 위치에 대 한 뒷면에 게이트까지 위치에 대 한 "다시 멀리" 그리고 "상단-근처" 위치에 대 한 상단 측면에 게이트 근처. (이 그림 수정 된 장 외. 2017 22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig7.jpg"> 그림 7: 기둥 직경 복제 정도. 복제 정도의 기둥 직경 구멍의 기둥/직경의 직경에 의해 정의 됩니다. 4 개의 위치에서 복제 학위의 의미 가치는 각 일괄 처리에 표시 했다. 1 개의 무작위로 선택 된 샘플 각 일괄 처리에서 측정 했다. 4 개의 위치는 "다시-근처" 뒷면, "최고-멀리"는 위쪽에서 게이트까지 위치에 게이트 근처 위치에 대 한 뒷면에 게이트까지 위치에 대 한 "다시 멀리" 그리고 "상단-근처" 위치에 대 한 상단 측면에 게이트 근처. (이 그림은 장 외. 2017 22에서 수정 되었습니다). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

첨가제 제조 (오전)을 채용 하는 표면에 마이크로 기능으로 복잡 한 형상에 대 한 삽입 성형 사출 날조를 위한 프로토콜 제공 됩니다.

마이크로 3D 부품의 사출 성형에 대 한 부드러운 금형 프로세스 체인 기둥

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

이 방법은 파일럿 생산을 위한 가공 시간과 비용을 줄이는 방법과 같은 제조 분야의 주요 질문을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 적층 제조 덕분에 복잡한 부품의 표면에서 미세 형상을 얻을 수 있다는 것입니다. 적층 제조 부분의 시연은 선임 연구원인 David Bue Pedersen 박사와 박사 과정 학생인 Federico, 기술자인 Michael이 사출 성형 부품을 담당할 것입니다.먼저 CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어를 사용하여 인서트를 설계합니다. 다음은 4개의 타인이 있는 링을 생성하기 위해 금형의 가동 측면과 사출 측면에 대한 묘사입니다. 타인은 60도의 각도를 가지고 있습니다.제조 허용 오차는 밀리미터의 1/20입니다. 다음으로, 광중합을 위해 수지를 준비합니다. 혼합 장치에서 30분 동안 성분을 철저히 혼합합니다.제작을 위해 광중합 기계를 선택하십시오. 빌드 단계를 검사하고 기계가 제작 단계에 맞게 올바르게 설정되었는지 확인합니다. 설계를 가져오고 가장 높은 수직 기계 해상도에서 빌드를 실행합니다.제작 후 인쇄된 삽입물을 사용하여 청소하십시오. 이소프로판올에 넣어 초음파 수조에 3분, 3회 넣는다. 용매가 실온에서 증발한 후 인서트를 실온 데시케이터에 넣습니다.인서트를 복구하고 UV 손전등으로 두 번 경화하십시오. 완료되면 삽입물을 제거합니다. 다음은 이 시점에서 삽입의 예입니다.이를 평가하려면 레이저 스캐닝 디지털 현미경을 사용하십시오. 게이트에 가까운 4개 구멍의 직경과 깊이를 측정하고, 가동 측면의 인서트와 사출 측을 측정합니다. 또한 게이트에서 멀리 떨어진 4개의 구멍에서 측정을 수행합니다.이 현미경 이미지는 이 단계에서 가동 측면 인서트와 사출 측면 인서트의 예를 제공합니다. SEM 그림은 표면 품질을 보여줍니다. 기존의 사출 성형기로 작업하십시오.미세 주입 모듈이 설치되어 있는지 확인하십시오. 그런 다음 인서트와 몰드 플레이트로 작업합니다. 그런 다음 호퍼에 폴리에틸렌 과립을 로드합니다.컨트롤에서 기계 매개변수를 설정하고 부품이 탈형될 때까지 냉각 시간을 허용합니다. 첫 번째에서 다섯 번째 세션까지 나사를 가열하십시오. 용융 온도가 섭씨 175도일 때 정확한 사출 성형을 시작하십시오.캐비티가 채워지면 5초 동안 300bar의 보압 압력을 유지합니다. 다음으로 금형을 엽니다. 배출 핀이 부품을 밀어낼 수 있도록 합니다.이것은 이 프로토콜로 성형된 부품의 예입니다. 100 사이클이 실행되었습니다. 성형된 조각을 평가하려면 레이저 스캐닝 디지털 현미경으로 돌아가십시오.기둥은 표면에서 얻어집니다. 게이트에서 서로 다른 거리에 있는 두 영역의 추적된 선에 있는 기둥의 지름과 높이를 측정합니다. 이것은 적층 제조로 제작된 인서트 표면의 주사 전자 현미경 사진 이미지입니다.비교를 위해 다음은 사출 성형으로 생산된 폴리에틸렌 부품의 SEM 이미지입니다. 인서트에 있는 구멍의 공칭 치수는 직경 200마이크로미터, 깊이 200마이크로미터입니다. 이것은 기둥 높이를 구멍의 깊이로 나눈 값으로, 기둥 높이 복제 정도라고 합니다.배치는 100개의 생산된 부품을 실행하여 생산된 순서대로 10개씩 그룹으로 구성됩니다. 값은 각 그룹에서 무작위로 선택된 하나의 표본에서 가져온 것입니다. 다른 색상 막대는 인서트의 다른 위치를 나타냅니다.다음은 기둥 직경 복제 정도에 대한 유사한 플롯입니다. 기둥 직경을 구멍 직경으로 나눈 값입니다. 이 플롯은 프로세스가 100 사이클 동안 각 위치에서 안정적임을 보여줍니다.사출 성형 후에도 부품의 구멍 치수가 변하지 않았으며 이는 결론을 뒷받침합니다. 이 기술은 제조 및 폴리머 가공 분야의 연구원들이 소프트 툴링 공정을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이를 통해 산업 요구 사항을 충족하는 새로운 생산 플랫폼의 자유 형태 표면에 마이크로 피쳐를 생성할 수 있습니다.

a-soft-tooling-process-chain-for-injection-molding-3d-component-with

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

우리는 세 차원 세포 배양을위한 다공성 고분자 칩의 microfabrication 두 가지 프로세스를 제시한다. 첫 번째는 용매 증기 용접 공정과 결합 핫 엠보싱입니다. 두 번째는 생산의 중요한 단순화하기 위해 선도적인 이온 트랙 기술과 함께 최근에 개발된 microthermoforming 프로세스를 사용합니다.

입체 세포 배양을위한 칩 크기의 공사장 공중 발판의 Microfabrication

희생 구성 요소 (VASC) 프로세스의 증발은 미세 혈관 구조를 조작하는 데 사용됩니다. 이 절차는 레이저 미세 가이드 플레이트가 제공하는 정확한 3D 기하학적 위치와 중공 미세을 형성하는 희생 폴리 (젖산) 산 섬유를 사용합니다.

희생 구성 요소의 증발을 사용하여 세 가지 차원 미세 만들기의 과정

3 차원 (3D) 미세 복합 빔은 3 차원 다공성 미세 유체 네트워크로 나노 복합 재료의 감독 및 지역화 침투를 통해 제조된다. 이 제조 방법의 유연성은 기능적 3D 강화 나노 복합체 거시적 다양한 제품을 달성하기 위해 서로 다른 열경화성 재료와 nanofillers의 이용을 가능하게한다.

미세 유체 침투를 통해 세 가지 차원 미세 구조 나노 복합 재료의 제조

우리는 액체 분사 장치로 금형 설계 및 개질 데시위한 융착 모델링 3D 프린터를 사용하여 저가 및 액체 엘라스토머 고무 사출 성형 장치의 쾌속 조형을위한 방법을 고안했다.

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여기 선물이 미세 응용 프로그램에 사용 되는 압력 제어 주사기 펌프를 구성 하는 프로토콜. 이 주사기 펌프는 없애는 제조, 상용 하드웨어, 본문과 오픈 소스 전자에서 이루어집니다. 결과 시스템은 저가, 간단 하 게 구현할 빠른 미세 연구 수 있도록 잘 규제 유체 흐름을 제공 합니다.

인쇄를 만드는 열가 소성 재료의 3 차원 미세 응용 프로그램에 대 한 피드백 제어와 주사기 펌프를 자동

우리는 미세 유체 플랫폼에서 모세혈관 보조 어셈블리를 사용하여 박테리아 및 콜로이드와 같은 액체에 매달려있는 미세 크기의 물체를 폴리디메틸실록산 기판에 규정 된 배열로 패턴화하는 기술을 제시합니다.

순차모세혈관 보조 어셈블리를 통한 미생물 및 미생물 입자의 패터닝

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마이크로채널에서 서브킬로헤르츠 진동 흐름의 생성을 위한 외부 드라이버의 조립 및 특성화

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조밀하게 충전된 미세 구조 복제를 위해 실리콘 오일 처리를 통해 개선된 폴리디메틸실록산(PDMS) 이중 주조

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우리는 수직으로 정렬된 탄소 나노튜브 (CNTs) 및 조직 nanoscale 표면 텍스처와 폴리머 microstructures 생산을위한 마스터 금형 등 자신의 이용 패턴 microstructures의 제조를위한 방법을 제시. CNT 숲이 크게 자신의 패킹 밀도를 증가 및 3D 형상의 자기 지향성 형성을 가능하게 기판, 위에 용매의 응축에 의해 densified됩니다.

3D 카본 나노튜브 Microstructures의 제조, Densification 및 복제 성형

학습하세요 부가제조를 활용한 사출 성형 인서트 제작 방법을 통해 복잡한 형상에 미세 특징을 구현하는 기술입니다. 이 프로토콜은 제조 및 고분자 가공 연구자들에게 정밀한 소프트 툴링 공정을 탐구할 수 있는 기회를 제공합니다.

마이크로 3D 부품의 사출 성형에 대 한 부드러운 금형 프로세스 체인 기둥

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