Mit der rasanten Entwicklung der Bildgebungstechnologie können Menschen jederzeit und überall mit ihren Kameras oder Mobiltelefonen das Geschehen, die Landschaft und die Menschen um sie herum aufzeichnen. Die Kernkomponenten dieser Hightech-Produkte sind gerade die hochpräzisen optischen Komponenten. In der Vergangenheit wurde für diese Art von optischen Linsen Glas als Hauptmaterial verwendet, aber Glas hat zwangsläufig Nachteile wie hohe Qualität, hohe Sprödigkeit und hohen Preis. Industrie und Informationsindustrie. Der Schlüssel zur Massenproduktion ist das Spritzgießen.
Wie wir alle wissen, ist das Spritzgießen in der Massenproduktion von Kunststoffteilen weit verbreitet, aber mit der traditionellen Spritzgusstechnologie ist es schwierig, die Präzision optischer Komponenten zu erreichen. Um die geforderten Maßtoleranzen und Oberflächengüten zu erreichen, muss die gesamte Prozesskette optimiert werden. Nach Jahren der Forschung können jetzt optische Präzisionskomponenten mit mehr Funktionen und vernünftigen Preisen durch Präzisionsspritzgusstechnologie hergestellt werden, um den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden.
Bei der Untersuchung des Spritzgussverfahrens stellt man fest, dass das Präzisionsspritzgussverfahren sechs offensichtliche Unterschiede zum herkömmlichen Spritzgussverfahren aufweist.
1. Produktstrukturdesign
Um die beste Oberflächenqualität und kleinste Maßtoleranzen zu erzielen, ist die Konstruktion der Produktstruktur sehr wichtig. Das Produktdesign gibt auch die Maßtoleranzen der Kunststoffteile an. Aus einiger Erfahrung sind die gängigen Konstruktionsprinzipien wie folgt: Vermeidung lokaler Wandstärken von Kunststoffteilen, was zu Lunkerbildung führt; kontrollieren Sie die Größe der Mindestwandstärke (bestimmt durch das Material); es dürfen keine Löcher, Schlitze usw. vorhanden sein. Eine Schweißnaht bilden; die Wandstärke sollte sich nicht zu stark ändern, wählen Sie einen fließenden Übergang; Halten Sie die Wandstärke des Kunststoffteils gleichmäßig.
Da Kunststoff weniger stabil ist als Glas, ist die Genauigkeit des Brechungsindex von Kunststofflinsen geringer als die von Glaslinsen. Im Allgemeinen beträgt der Änderungsbereich des Brechungsindex von Kunststofflinsen unter normalen Umgebungsbedingungen mehr als 1 Prozent, und Änderungen des Brechungsindex führen zu Änderungen der Brennweite der Linse. Aus physikalischen Experimenten ist bekannt, dass die Brennweite einer gewöhnlichen sphärischen Linse durch den Brechungsindex n, die Linsendicke T und den Kugelradius R bestimmt wird und diese drei Parameter, darunter der Brechungsindex n, unterschiedliche Auswirkungen auf die Brennweite haben hat den größten Einfluss. Um die Änderung des Brechungsindex zu reduzieren, muss die geometrische Toleranz und Verarbeitungsgenauigkeit der Linse während des Designs streng gekennzeichnet werden.
2. Werkzeugkonstruktion
Das Werkzeugdesign ist ebenso wichtig wie das Produktdesign, und die Schneidwirkung spiegelt sich direkt auf der Oberfläche des Kunststoffteils wider. Wenn die Präzision von Kunststoffteilen den Mikrometerbereich (μm) erreicht, muss die Maßtoleranz des Werkzeugs weniger als 1 μm betragen. Obwohl dies keine leichte Aufgabe für die Werkzeugkonstruktion ist, stehen viele Werkzeugeinheiten zur Auswahl. Es ist erwähnenswert, dass formstabile Messer hochfeste Materialien erfordern, die verschiedenen Wärmebehandlungen standhalten, deren Bedeutung oft übersehen wird. Experimente haben bewiesen, dass, wenn der Umwandlungsprozess der metallographischen Struktur von gehärtetem Stahl von Austenit zu Martensit nicht vollständig abgeschlossen ist, sich die Mikrostruktur des Materials ändert, was zu makroskopischen Dimensionsänderungen führt, auch ohne Belastung. Es tritt eine Verformung von 0.01 bis 0,001 mm auf.
3. Spritzgussausrüstung
Spritzgussanlagen sind ein wichtiger Bestandteil der gesamten Prozesskette. Spritzgussanlagen schmelzen, plastifizieren Polymere, spritzen sie in Formen und zirkulieren kontinuierlich. Es erfordert eine präzise Kontrolle aller Prozessparameter, wie Einspritztemperatur, Einspritzvolumen, Einspritzrate, Werkzeuginnendruck usw. Die Genauigkeit der Spritzgussausrüstung bestimmt die Formgenauigkeit von Kunststoffteilen.
Präzisionsspritzgussanlagen sind geschlossene Kreisläufe, deren Betrieb vollständig von diesen Parametern gesteuert wird. Beim Spritzgießen muss jede mechanische Einwirkung stimmen (z. B. die Parallelität zweier Werkzeugaufspannplatten beim Verfahren) und alle Teile an der Ausrüstung erfordern ein hohes Maß an Stabilität. Da die Antriebseinheit der Formanlage elektrisch angetrieben wird, hat sie offensichtliche Vorteile in Bezug auf Genauigkeit und Reproduzierbarkeit und ist für das Präzisionsspritzgießen geeignet.
4. Die Verarbeitungskapazität der Formwerkstatt
Neben Designelementen ist auch die Präzisionsbearbeitung ein sehr wichtiger Bestandteil des Spritzgusses. Die Formverarbeitung muss eine präzise Bearbeitung und einen eng abgestimmten Montageprozess durchlaufen. Wenn dieser Teil der Maßtoleranz nicht gut kontrolliert wird, wird es schwierig sein, die Maßtoleranz des Kunststoffteils im späteren Spritzgießprozess zu reparieren, oder der Bereich der einstellbaren Spritzgießparameter ist enger. Mit der Entwicklung des Hochgeschwindigkeitsfräsens ist absehbar, dass das präzise Hochgeschwindigkeits-Mehrachsfräsen die EDM (Entladungsbearbeitung) nach und nach ersetzen wird.
Damit der Formeinsatz die Qualitätsanforderungen erfüllt, kann einkristalliner Diamant als Körnung der Werkzeugmaschine zum Drehen verwendet werden. Der größte Nachteil des Diamantdrehens besteht darin, dass Eisenmetalle wie Stahl nicht direkt geschnitten werden können, da Eisen den Diamanten ziemlich schnell abnutzt. Gegenwärtig haben einige Unternehmen einige Untersuchungen zum Wärmebehandlungsprozess durchgeführt, um die Wirkung des Einkristall-Diamantdrehens durch Verbesserung der Schneidleistung von legiertem Werkzeugstahl zu erzielen. Erste Ergebnisse sehen sehr vielversprechend aus. Natürlich müssen wir auch auf das Dreh- oder Fräswerkzeug selbst achten, da sich die Schneide des Hartmetall-Drehwerkzeugs nach dem Hochgeschwindigkeitsdrehen abnutzt, sodass zum Nachschärfen eine Präzisionsschärfmaschine erforderlich ist Spitze der Schneide. Wir achten sehr auf die Schnittebene und Schneide dieser Werkzeuge, selbst kleinste Fehler an der Schneide spiegeln sich im geformten Produkt wider.
5. Spritzgussverfahren
Das Spritzgussverfahren kann in zwei Arten unterteilt werden: traditionelles Spritzgießen und Spritzprägen. Beim herkömmlichen Spritzgießen werden während des Abkühlprozesses des Kunststoffs innere Spannungen erzeugt, die die Leistung des Kunststoffteils verändern und eine Linsenpolarisation verursachen. Um diese potentielle innere Spannung zu überwinden, ist eines der Behandlungsverfahren das Glühen von Kunststoffteilen, aber dieses Verfahren führt zu einer Verformung der Kunststoffteile, was nicht geeignet ist. Jetzt kann Spritzprägen verwendet werden. Spritzprägen wird häufig verwendet, um Produkte mit feinen Strukturen zu formen, wie beispielsweise Kunststofflinsen mit Beugungsfunktionen. Es unterscheidet sich in mehreren offensichtlichen Punkten vom herkömmlichen Spritzgussverfahren. Der Umfang seiner Formprozessparameter wird wie folgt zusammengefasst:
Einspritzdruck (Nachdruck): größer als 100MPa (abhängig von Kunststoffteilen oder Materialien); Einspritzgeschwindigkeit: abhängig von Formen, Kunststoffteilen und Materialien; Plastifizierungstemperatur: 200-320 Grad ; Formtemperatur: 100-150 Grad ; Formzyklus: mehr als 0,5 min.
Da es sich beim Präzisionsspritzguss um eine neue Art von Spritzgussverfahren handelt, gibt es keine Erfahrungswerte, um aus seinen Formparametern zu lernen. Um geeignete Formparameter zu erhalten, können die folgenden Verfahren ausprobiert werden. Entwerfen und fertigen Sie zunächst einen Satz Spritzgussformen (ohne Berücksichtigung der Schwindungsrate) und wählen Sie im zweiten Schritt einen der Spritzgussparameter aus, teilen Sie ihn in mehrere Differenzen auf und führen Sie eine Spritzgussoptimierung nacheinander durch. Ermitteln Sie dann die Größe des geformten Kunststoffteils und ändern Sie die Form und Größe der Spritzgussform entsprechend dem Kunststoffteil. Die durch dieses Verfahren erhaltenen Prozessparameter weisen häufig eine hohe Stabilität und Genauigkeit auf. Selbstverständlich sind für die Umsetzung dieser Lösung ausgefeilte Messgeräte (Koordinatenmessmaschine), ein fortschrittlicher Formenbau (mehrachsiges Fräszentrum) und mathematische Fähigkeiten des Konstruktionsteils (Simulationsanalyse) erforderlich.
6. Fähigkeit der Techniker
Um enge Maßtoleranzen für Kunststoffteile zu erreichen, muss von Anfang an der Präzisionsspritzguss berücksichtigt werden. Berücksichtigen Sie verschiedene Faktoren wie optisches Design, Produktstrukturdesign, Formprozessparameter und Formausrüstung, und betrachten Sie diese interagierenden Faktoren als Ganzes, und niemand kann ignoriert werden. Daher ist es notwendig, einige hochtechnologische und erfahrene Konstrukteure einzustellen, die Aufgaben wie optisches Design, Produktstrukturdesign, Werkzeugdesign, Finite-Elemente-Analyse und Mold-Flow-Analyse ausführen können. Obwohl die meisten Vorgänge im Spritzgießprozess von Computern gesteuert werden können, um eine vollautomatische Produktion zu realisieren, werden andererseits in der Werkstatt noch einige hochqualifizierte und hochtechnologische Talente benötigt. Denn die Steuerung des Präzisionsspritzgießprozesses ist die modernste Technologie im Bereich des Spritzgießens. Ihr typisches Merkmal ist, dass die Spritzgussmaschine über eine fortschrittliche Steuerschnittstelle verfügt, die eine kontinuierliche Überwachung und rechtzeitige Anpassung der wichtigsten Prozessparameter erfordert, sodass der menschliche Faktor sehr wichtig ist.
Mit dem Präzisionsspritzguss können Polymeroptiken in hohen Stückzahlen und mit hoher Präzision hergestellt werden. Natürlich ist dies nur der Anfang. Das Präzisionsspritzgießen ist in einigen Aspekten immer noch nicht perfekt, wie z. B.: Forschung und Entwicklung von Polymermaterialien, Design von Spritzgussanlagen, Erkennung des Formstatus, Präzisionsmessung von Kunststoffteilen und Anwendung von Formsimulationsanalysesoftware. Diese Forschungen werden den Menschen sicherlich bessere optische Kunststofflinsen bieten.
