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.
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.