供需大厅

登录/注册

公众号

更多资讯,关注微信公众号

小秘书

更多资讯,关注荣格小秘书

邮箱

您可以联系我们 info@ringiertrade.com

电话

您可以拨打热线

+86-21 6289-5533 x 269

建议或意见

+86-20 2885 5256

顶部

荣格工业资源APP

了解工业圈,从荣格工业资源APP开始。

打开

注塑瓶盖的技术革新之路——模具 3D 打印随形水路

来源:荣格国际塑料商情 发布时间:2019-10-28 820
食品与饮料塑料橡胶材料处理、计量与检测模具及零件食品加工及设备包装设备及材料饮料加工及设备原料及混合物其他其他添加剂及母粒塑料加工设备 自动化食品饮料技术前沿
收藏
瓶盖是食品药品包装中的重要一环,也是消费者最先与产品接触的地方,而瓶盖具有保持产品密封性与稳定品质的特性,以及有防盗开启及安全性方面的功能,被广泛应用在有内容物的瓶装产品上,所以瓶盖为食品、饮料、药品、酒、制药业的上游产业,是塑料瓶容器包装的重要零部件。瓶盖产品市场需求稳定,并且呈现出逐年上升的趋势;塑料瓶盖质量稳定,市场占比也逐渐提升。  
瓶盖是食品药品包装中的重要一环,也是消费者最先与产品接触的地方,而瓶盖具有保持产品密封性与稳定品质的特性,以及有防盗开启及安全性方面的功能,被广泛应用在有内容物的瓶装产品上,所以瓶盖为食品、饮料、药品、酒、制药业的上游产业,是塑料瓶容器包装的重要零部件。瓶盖产品市场需求稳定,并且呈现出逐年上升的趋势;塑料瓶盖质量稳定,市场占比也逐渐提升。
 
精致、个性、独特造型,注塑瓶盖何去何从?
 
瓶盖的发展早期是使用软木材质,旋铁盖等。至今续开发出铝质的长颈铝盖、碳酸饮料铝盖、热充填铝盖、注射液铝盖、药盖、塑胶瓶盖等产品。铝盖虽有部份被塑盖取代,但主要应用于酒及机能性饮料,需求稳定成长,而爪盖的需求比则变动大,塑料盖的需求稳中有升。由于瓶盖为包装工业的重要一环,下游消费市场的需求变化将直接影响到对瓶盖的市场需求。
 
在产品质量与外形要求日益严苛的当下,小如瓶盖也要做到精致、美观、独树一帜,这势必对瓶盖的生产技术造成冲击,如何在保障质量的同时提高生产效率,成为瓶盖模具制造的技术难题。
 
瓶盖有两种制作工艺,分别为:注塑成型与压铸成型。注塑盖生产工艺的流程为:吸料机将混合好的材料吸入注塑机炮筒,在炮筒内加热到熔融塑化状态后,注射到模具型腔中,在型腔中冷却定型、脱模、再经过切环加垫,完成注塑生产。而压塑盖工艺流程为:吸料机将混合好的材料吸入注塑机炮筒,在炮筒内加热到半熔融塑化状态后,定量挤出到模具型腔内,上下模具合模,压塑并冷却定型、脱模,再经过切环加垫,最终完成注塑生产。
 
从瓶盖的的两种制作工艺中我们不难看出,其中都存在最重要的一环——冷却定型。产品成型离不开冷却成型,因此冷却水路系统是瓶盖产品制作的关键所在。
 
而冷却水路是模具的重要组成部分。瓶盖质量好坏、速度快慢,大多取决于冷却水路。
 
传统制模中,冷却水路一般采用CNC加工方式(如图1)。冷却水路只能通过铣床钻孔的方式加工产生内部水路网络,并通过内置止水栓和外置堵头的方式来调整水路流向。这样就导致水路布置有很大的局限性,水路只能为圆柱形直孔,无法百转环绕于模具内腔之中。当遇见形状复杂的模具产品时,传统水路无法完全贴近注塑件表面,冷却效率低且冷却不均匀,导致注塑周期长、产品变形量大。
 
图1:传统水路3D模型图
 
在最开始生产饮料等塑胶盖与爪盖时,传统水路还是能够胜任的,但随着产品包装造型越发复杂,瓶盖的形状也越来越独特,形体凹凸不平,导致传统水路的冷却作用捉襟见肘。
 
新征程:3D打印获取创新的契机
 
但随着3D打印技术的发展,特别是金属3D打印(SLM,选择性激光烧结)技术发展至今已经相当成熟,SLM技术现在已广泛应用于航空航天、医疗制造业中。在航空航天领域,GE用验证机对35%的3D打印零部件进行了验证、C919对3D打印件进行了大规模使用。
 
而瓶盖模具技术,也因为3D打印迎来了新生。3D打印技术又称为增材制造,是一种采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术,相对于传统的材料去除——削切加工技术,增材制造是一种“从无到有”的制造方式。
 
针对化妆品瓶盖造型,通过这种逐层累加的3D打印技术,可以制造出一种无所不能的冷却水路——随形水路(如图2),它可根据产品轮廓的变化而变化,到达模腔任何地方,模具内部将无任何冷却盲点。
 
图2:随形水路3D模型图及侧截面图
 
运用这种水路,它可以使瓶盖加快冷却速度,缩短产品的成型周期,此外,它还可冷却均衡,减少产品缺陷,提高产品良率。
 
然而这种技术的革新,真的能给企业带来如此优势吗?很多人保持着观望态度。2007年成立于上海的上海毅速激光科技有限公司(以下简称:毅速)是一家3D打印应用技术开发与服务的科技公司,毅速致力于注塑模具前沿技术的研究与开发,并率先对这种技术做出了研究。
 
针对目前化妆品瓶盖模具的两种水路:传统水路与随形水路,毅速的模流分析师使用AutodeskMoldflow软件分析出化妆品瓶盖在两种水路中的镶件温度、冷却时间、模温状态等数据,从而得出随形水路是否真的拥有奇效。
 
案例分析——化妆品瓶盖
 
产品名称:化妆品瓶盖
 
项目难点:热流道倒装设计空间受限,导致传统水路无法实现,此外产品成型周期过长,产品浇口处易烫伤。毅速设计师将公模仁镶件采用3D打印实现随形冷却,热嘴套镶件走随形水路,在产品材质上使用毅速研发的3D打印专用金属粉末EM191不锈钢进行打印。
 
在随形水路形成后,将应用随形水路与传统水路的数据进行模流对比。
 
模流分析图(见图3)显示:化妆品瓶盖顶部温度最高,应用传统水路镶件温度最高94.81℃,而应用随形水路镶件温度最高62.17℃,随形水路比传统水路镶件温度低34.4%(32.6℃)。从上述的模流分析数据我们不难得出结论:应用随形水路能够使模具顶出时温度更低,有利于缩短零件顶出时间。
 
图3:毅速ESU化妆品瓶盖传统水路与随形水路镶件温度对比图
 
产品的冷却时间与产品的顶出成型时间有着直接关系,从图4的数据发现,应用传统水路化妆品瓶盖的冷却时间需21.71s,而随形水路仅需要6.07s,单个瓶盖的时间就可以缩短72%(15.64s),可想而知,化妆品瓶盖制造商使用含随形水路的模具时,瓶盖的产出速度、成型周期将会是多么快,这为制造商带来多大的经济效益。
 
图4:毅速ESU化妆品瓶盖传统水路与随形水路冷却时间对比图
 
图5是化妆品瓶盖的模温周期图,它代表着产品平均表面温度变化,X轴为时间,Y轴为温度,从图中的曲线示意图我们可以很清晰地看出,随形水路模温比较低,且随着时间的推移,有一个下降的过程,然而传统水路的模温较高且随着时间的推移一直升高。
 
图5:毅速ESU化妆品瓶盖传统水路与随形水路模温周期对比图
 
图6、图7分别是化妆品瓶盖实际产品图,因为传统水路无法完全覆盖到模具型腔之中,且化妆品瓶盖的顶部正是传统水路无法到达的区域,所以产品冷却不均衡,顶部温度过高,非常容易造成浇口烫伤;而随形水路运用3D打印技术,可以将水路遍布模具型腔的任意位置,因此冷却均衡,很好地避免了这个问题。
 
图6:应用传统水路浇口处明显烫伤
 
图7:随形水路浇口处无烫痕,产品合格
 
从随形水路与传统水路的几组模流分析对比图上,我们可以很清晰地了解到化妆品瓶盖生产过程中的镶件温度、冷却时间、模温周期各自是怎么样的一个变化。从这些分析中我们可以总结以下几点:
 
1、根据注塑件形状复杂程度,可降低冷却时间20%至50%;
 
2、根据注塑件形状,可减少变形量15%至90%;
 
3、模具成本略有增加,但综合注塑产能、良品率等因素,最终效益大幅提高;
 
4、随形水路应用范围广,可用于多数注塑件的冷却优化。
 
3D打印技术的应用,不仅仅在航天航空等高科技领域,技术下沉,注塑瓶盖与3D打印技术的结合,当实体制造业遇见高新技术,它给你带来的是实实在在的经济效益。而当下面对越来越复杂的材料、设计、产品,企业如果再不进行升级转型,提升自己,难免会被时代淘汰。而3D打印随形水路在化妆品瓶盖的应用,无论是生产效率还是产品质量,都带来了意想不到的惊喜。
 
收藏
推荐新闻