微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術

時間：2016-07-11

如果用兩個字來形容微發(fā)泡技術，那就是——“**”！ 想要了解微發(fā)泡技術為何如此**，要從它的發(fā)展史說起。
微發(fā)泡技術發(fā)展概述
① 上世紀80年代，美國麻省理工學院(MIT）首先提出微發(fā)泡的概念，希望在制品中產生高密度的封閉泡孔，從而在減少材料用量的同時提高其剛性，并避免對強度等性能造成的影響。
② Trexel公司于上世紀90年代中成立并獲得MIT的所有**授權，將微發(fā)泡技術商品化并繼續(xù)大力發(fā)展，現在已在世界各地獲得70多個相關的**。MuCell現已成為了一個非常成熟的革新技術在全世界被廣泛使用。
MuCell微發(fā)泡技術的使用先從美國、歐洲開始，再延伸到日本及東南亞等地區(qū)，雖然在中國剛剛起步，但經過一年多的發(fā)展，用戶正在迅速增長。
從以上描述我們可以大致知道，微發(fā)泡就是在制品中產生高密度的封閉泡沫，那這些封閉泡沫是如何產生的？也就是其基本原理是什么？
基本原理
微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔。微發(fā)泡成型過程可分成三個階段：
首先是將**臨界流體(二氧化碳或氮氣)溶解到熱融膠中形成單相溶體；
然后通過開關式射嘴射入溫度和壓力較低的模具型腔，由于溫度和壓力降低引發(fā)分子的不穩(wěn)定性從而在制品中形成大量的氣泡核；
這些氣泡核逐漸長大生成微小的孔洞。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術
微泡成型過程
微發(fā)泡技術與常規(guī)注塑、 結構發(fā)泡注塑、化學發(fā)泡注塑以及氣輔注塑相比較在多個方面都*具優(yōu)勢,成為近年來注塑技術發(fā)展的一個重要方面。
微發(fā)泡——****的汽車輕量化技術
技術特點及優(yōu)勢
與常規(guī)的模塑制品相比，除去購買許可證和增加設備的投資以外，微發(fā)泡模塑制品的平均成本可降低16%-20%。而這主要通過以下六方面實現：
1.制品重量約減少10-20%
微發(fā)泡技術工藝在減輕重量方面的優(yōu)勢是顯而易見的，用PBT、填充尼龍和ABS等不同樹脂材料來生產制件，該工藝能夠在保證制件結構強度不發(fā)生很大變化前提下，將其重量減少10%，降低制品的材料成本。此技術與結構發(fā)泡不同，微結構較加規(guī)整，同時微孔的分布較加均勻。對于小型薄壁制品，此工藝的注塑速度非?？?，而且晶核都是瞬間形成的，因此，不會出現微孔熔融的現象。
2、縮短注塑周期
因為微發(fā)泡的填充是比較快的，而且不用保壓，所以在填充保壓上可以把時間省下來，從而降低了加工成本。一般可以減短周期15%至40%，視產品及模具設計而定。
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3、降低模穴壓力，延長模具壽命
模穴壓力是指塑料充滿型腔后建立的壓力。對于塑料制品設計者來說，模腔內部壓力是令他們頭痛的“一號敵人”。由于壓力的存在，模具會由于受熱而變形，甚至某些部件也會因此而斷裂。
微發(fā)泡技術可以將模穴壓力有效降低57%，從而延長模具壽命。
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4、減少翹曲
由于制品內部幾乎沒有任何殘余應力，因此，制品的翹曲和變形可以得到很好的抑制。
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5、提高尺寸穩(wěn)定性
微發(fā)泡成型工藝大大減少了產品的內應力，并保證了產品不同位置的平均收縮，有效提高了產品的尺寸穩(wěn)定性，還顯著減輕了制品的重量，消除了飛邊，從而為制品的品質和價格提升提供了較大空間。
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6、較靈活的產品設計
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汽車領域應用
幾乎目前所有的熱塑性材料都可以采用微發(fā)泡注塑成型技術。但考慮到經濟性和產品品質的要求，MuCell微發(fā)泡制品主要集中在商業(yè)設備、汽車及內部裝飾材料、電子電器產品等品質要求較高材料較貴的產品上，如打印機復印機，汽車內部件，保險盒，電器開關，薄壁容器等等。下表列出了微發(fā)泡應用在汽車領域的一些常用的產品。
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汽車領域實際應用案例
門內飾板
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江森自控是歐洲**家使用了MuCell工藝的用戶之一，憑借豐富的經驗，該公司為2009年投產的梅塞德斯 W212 4門轎車全新設計了一款車門內飾板。據介紹，這一榮獲了SPE大獎的產品是基于對MuCell工藝的應用而設計成功的。
利用MuCell工藝，使得江森自控設計出了得到改進的車門內飾板。該車門內飾板包括3層結構：ABS骨架、PU反應發(fā)泡中間層、以拉伸薄膜為上層材料的織物層。
由于使用MuCell工藝時材料的粘度較低，因而可將產品的壁厚設計得較薄。此外，由于能夠采用1:1的肋/壁比，因而不會產生縮痕缺陷
并且MuCell工藝固有的注射壓力低，從而能夠在PP薄膜的背部注射發(fā)泡材料。對于這種集成了雜物盒的車門內飾板的生產而言，車門上的所有結構都可在一次注射過程中被成型出來，從而避免了二次操作過程以及由此而導致的浪費和修邊工序，此外還避免了縮痕和翹曲缺陷。
發(fā)動機罩
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福特汽車的工程師們從氣泡巧克力中獲得靈感，通過在塑材零件的制造過程中充入氣泡來降低車身的重量。他們通過采用MuCell微發(fā)泡注塑成型技術在零件成型過程中充入氣泡的方式，形成較為細微的蜂巢狀結構，這些細微的空隙既節(jié)約了塑材，又減輕了重量，而且不會影響零件的任何性能。
數年內，MuCell技術將首先用于福特車輛的發(fā)動機外罩，**型應用車輛為2012款?？怂?，此外應用車型包括C-MAX、Grand C-MAX、S-MAX、蒙迪歐和Galaxy等。
風扇護罩
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汽車（Chrysler RS Car）用風扇罩，材料是尼龍6（PA6）添加玻纖，采用**臨界流體微發(fā)泡注射成型，較之傳統(tǒng)注射成型，除了變形減少以及耐疲勞壽命增長以外，產品（1850g）較前減重8%、周期時間（45秒）較前縮短20%以及鎖模力須求從800噸降到400噸（減少50%）。
微發(fā)泡技術前景
1. 微發(fā)泡是經**各行業(yè)不同產品所驗證的技術、有廣范的市場、但在中國應用尚新。
2. 微發(fā)泡能提供較高品質 (減少變形,提升平面度,圓度和尺寸的穩(wěn)定性,沒有縮水印) 和較低成本 (重量,成型周期和成型噸位減少、較省料的產品設計)
3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機——**應用和節(jié)省成本
4. 并不是所有的制品都適合用微發(fā)泡技術,需要配合尋找合適的制品

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