産品設計工藝知多少——熱成型
工業設計公司接觸的産品千差萬别，并非所有的産品都需要成千上萬的批量生産。還有一些産品隻是需要幾百或者幾十件的産量，比如大型醫療産品。
面對這種情況使用注塑的開模費用相對而言就不夠劃算了，産品設計師可以考慮給甲方推薦闆材熱成型工藝，能夠輕松達到産品外觀的複雜造型設計要求。
熱成型加工工藝中，熱塑性闆材利用熱量和壓力成型。低壓加工比較便宜且用途廣泛，采用較高壓力則可以産生與注塑成型相似的表面粗糙度和細部結構。
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加工成本： 模具成本低至中 單位成本低至中（材料成本的3倍） |
典型應用： 浴缸和淋浴盆 包裝 交通運輸和航空航天工業内飾 |
适用性： 卷料進給：小批量至大批量生産 單件進給：單件至批量生産 |
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加工質量： 今天赫茲工業設計小編給諸位介紹一下熱成型工藝： 工藝簡介有兩種不同的熱成型方式：單件進給和卷料進給。單件進給熱成型适用于體量較大的産品，如托盤、浴缸、淋浴盆和行李箱。通常将闆材切割成一定尺寸并由手工裝載。另外一種方式是采用卷筒進料的形式，其過程是将卷軸上的卷材作為材料來源而持續加工。通常這種加工形式也叫作在線加工，因為它在連續操作中熱成型、修整和堆疊。 熱成型包括真空成型、壓力成型、插塞輔助成型和雙闆熱成型。 真空成型是闆材成型工藝中最簡單、成本最低的一種。主要流程為：将一張熱塑料吹入氣泡，然後使其吸附在模具表面。模具為單面形态，因此隻有塑料的一面會受到其表面的影響。在壓力成型中，熱軟化闆材在壓力的作用下進入模具。壓力越高，意味着可以塑造更精細複雜的細節，包括表面紋理。對于體量較小的零件加工，此工藝可以達到類似注塑成型加工的零件水平。 這兩種工藝适合用于塑造位移量較小的淺型幾何形狀。對于有一定深度的形體，工藝中需要借助插塞輔助。塞子将軟化的材料推入凹槽，并使其均勻拉伸。 雙闆熱成型則是結合了這些工藝的特點，用于空心零件的加工要求。兩張闆材基本上是同時熱成型的，并且在它們保持較高溫度的時候粘在一起。這種工藝比較複雜，因而加工成本也比傳統的熱成型更高。 典型應用熱成型工藝被廣泛用于生産各種産品，從一次性食品包裝到重型可回收運輸包裝。一些典型的例子包括透明塑料包裝、翻蓋式包裝、化妝品托盤、飲水杯和公文包。 該工藝還可用于生産照明擴散設備，浴缸和淋浴盆，花盆，指示牌，自動售貨機，小型或大型水箱，摩托車整流罩，汽車、飛機和火車的内飾，消費電子産品的外殼和防護頭盔。 吸塑包裝（氣泡膜包裝）是采用熱成型工藝制成的。它是在真空成型機的滾軸上連續生産的，形成薄片并将空氣密封到單獨的氣泡中，為所包裝的貨物提供保護性緩沖。 真空成型模具非常便宜，因此适用于原型制造和小批量生産。 相關工藝低壓熱成型技術用途廣泛，價格低廉。這是因為它使塑料塑化為軟化的薄闆，而不是形成大量的熔融材料。這使得熱成型有别于其他許多塑料成型工藝。 然而，使用闆材小幅增加了材料成本。為了将這一影響最小化，一些工廠使用自己擠出的材料進行生産。 壓力成型可以産生與注塑成型相似的表面粗糙度。雖然壓力成型使用的模具更昂貴，但對于一些應用來說，會比注塑成型的花費少。這是因為它使用的是單面模具，而不是注塑成型所需的成對模具。 雙闆熱成型用于生産3D空心幾何形狀。類似的零件可以通過吹塑成型和旋轉成型來生産，但熱成型的好處是它對于大型的平闆來說是理想的。另外，兩面不限于相同的顔色，甚至不限于同種材料。 材料的發展意味着雙闆熱成型産品有時會具有合适的特性，适合于以前由複合層壓成型工藝制成的零件。 加工質量加熱并形成一張熱塑性塑料片，然後拉伸它。一個設計合理的模具将以均勻的方式牽拉它。否則，材料的屬性将基本保持不變。因此，模具表面處理工藝、成型壓力和材料這三者将決定表面粗糙度。 熱成型塑料闆材與模具接觸的那一面與壓力成型的零件相比，表面粗糙度要大一些，但反面則平滑無瑕。因此，零件通常被設計成與工具接觸的一側在應用中被隐藏起來。模具可以向外（凸型）或向内（凹型）彎曲。壓力成型可産生較小的表面粗糙度和完美的細節再現。 設計機遇熱成型通常在單個模具上進行。在真空成型過程中，模具可以由金屬、木材或樹脂制成。木材和樹脂是原型制造和小批量生産的理想模具材料。一個樹脂工具可以持續循環使用10至500次，具體次數取決于形狀的複雜程度。想要生産更多産品，則使用鑄造或機械加工的鋁模具。 類似于其他模制操作，插入物可以用來形成凹入角度。它們通常通過手動插入和移除。成型後的零件加工或切割有時會産生同樣的效果。否則，零件可以單獨模制并焊接在一起。 許多熱塑性材料适合熱成型加工。而且，每一種材料都具有衆多的裝飾與功能優勢。現在已開發出更多熱成型材料，其中包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的合成物。 多層材料是混合擠壓成型的，有諸多優點。例如，可避免潮濕或細菌污染，具有不同的顔色，以及将再生材料夾在各層之間以節約能源。 熱成型工藝可以制造有紋理的闆材（左圖）。通常，闆材的一面有紋理，不貼着模具的一面是光滑的。材料制造商可鑄造或擠壓形成一系列的标準紋理，如磨砂、毛糙、鏡片、浮飾和浮雕。 雙闆熱成型能生産3D中空零件。優點在于輕質與剛性、絕緣性，以及可以使用兩種獨立的材料（上部和下部）。單闆熱成型的零件通常隻有一面是功能性的，而雙闆熱成型的兩個表面都是功能性的。 泡沫可以被制造為雙闆闆材，或者在成型後進行注塑，以增加剛性和強度 熱成型工藝詳細對比技術說明真空成型工藝技術說明：
真空成型是一種簡單的工藝，為其他熱成型技術提供了基礎。将一片材料加熱到其軟化點。每種材料的軟化點都是不同的。例如，聚苯乙烯（PS）的軟化點為127～182℃，聚丙烯（PP）材料的軟化點為143～165℃。某些材料，例如高抗沖聚苯乙烯（HIPS），具有較大的操作空間（因為适合模鍛的溫度範圍比較大），這使得它們更容易熱成型。 将軟化的塑料片吹成氣泡，均勻地拉伸。然後反轉氣流，把模具推到闆材上。通過約96 kPa的真空将材料吸到模具的表面上。在工具上打孔以便空氣流通，孔位于模腔的凹進處，并穿過模具表面以盡可能有效地抽出空氣 壓力成型工藝技術說明：
壓力成型與真空成型相反：在大約690 kPa的空氣壓力下使闆材在模具的表面成型。這意味着可以實現更高水平的細節。模具上的表面細節将以比真空成型更精确的方式進行複制。壓力成型可以更精确地控制表面粗糙度，從而具有功能性。但是，像真空成型一樣，它隻使用闆材的一個面。 插塞輔助成型工藝技術說明：
插塞輔助成型用于将陰模成型的優點帶入陰模零件，因為将軟化的闆材吹成氣泡，均勻地拉伸，同時可以将闆材裝到陰模中産生更多的局部拉伸。模塞在闆材成型之前拉伸闆材，從而确保深型零件有足夠的壁厚，否則會撕裂材料。當空氣被抽出時，闆材與模具輪廓是相符的，同時液壓塞縮回。 雙闆熱成型工藝技術說明：
雙闆熱成型将兩個闆材加熱并夾緊在一起，這樣形成了封閉的薄壁産品。産品的兩面都具有功能性，不像單片材僅一面具有功能性。 雙闆熱成型中機器是旋轉的。夾鉗将闆材轉移到加熱室中，将其加熱至軟化溫度：然後進行熱成型和夾緊；最後旋轉搬移到卸貨站。兩張闆材是逐一進行熱成型的，一片在另一片之上。一旦完成加熱，就把它們夾在一起。熱成型的餘熱使得黏結處能夠長時間地接觸。這種黏結的強度與母體材料相似。 設計注意事項熱成型是淺型、薄壁零件的理想選擇。通常情況下，深度超過直徑是不實際的。材料可以使用插塞輔助成型在較深的型材表面上更均勻地拉伸。 模具表面的空氣通道會留下輕微小凸起。通過使用微孔鋁模具，可以将其從美觀的表面上消除。這種材料的成型壽命要短得多，因為小孔最終會堵塞。然而，它們對于設計細節非常有用，否則就需要幾百個空氣通道（孔）。 模具表面有時需要紋理來輔助空氣流通，避免形成氣泡。這些被稱為“開放紋理”。 單件進給熱成型用于加工1～12mm的闆材。卷料進給由卷軸供給，因此被限制為0.1～2.5mm。雖然有些機器能夠處理2.5mx4m的闆材，但零件的尺寸一般被限制在1.5mx3.5m。 在凸起或陽模上熱成型時，起模角度是非常關鍵的。這是因為受熱的塑料片會膨脹，随着它的冷卻，收縮程度高達2％。不同的材料具有不同的收縮度。例如，ABS的收縮度為0.6％，高密度聚乙烯（HDPE）是2％。通常推薦2°的起模角度。 材料在熱成型過程中會不斷伸展，這一點在較深的和起伏的零件中更加突出。因此，必須注意避免三角相交的尖角。這些會導緻材料過度變薄，從而導緻出現薄弱環節。 适用材料雖然幾乎所有的熱塑性材料都可以熱成型，但最常見的是ABS、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET，包括用乙二醇改性的PETG），PP、聚碳酸酯（PC），HIPS和HDPE。PETG 中的甘醇可降低脆性和減緩過早老化。PETG是透明的（幾乎和PC-樣），因此常常是照明擴散器和醫療包裝的首選材料。 加工成本根據零件的大小、複雜程度和數量，加工成本通常由低到高不等。最昂貴的是加工鋁。壓力成型的模具比真空成型要貴30％～50％，但仍然比注塑模具便宜很多。 熱成型的加工周期取決于所選工藝和材料厚度。單片進給加工的話，通常每分鐘生産1～8個零件。卷筒進料機通常加工周期更短，多腔模具每分鐘可生産數百個零件。卷筒喂料機是自動化的，而單件喂料機通常是手工裝載的，增加了勞動力成本。 環境影響這個工藝隻用于形成熱塑性材料，因此大部分的廢料都可以回收利用。提供擠壓闆材案例研究的Kaysersberg Plastics 公司僅産生1.4％的廢料，其餘的回收。 ,更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯! 查看全部
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