注塑行业四大技术创新发展新趋势

要点导读

产品设计源头的循环经济模式体现在单一材料系统、工艺创新提升回料比例、热塑性复合材料利于回收策略的制定等。

数字化进程加快的前提下，智能工厂升级，体现在智能化网络、工艺参数智能调控等方面。

 为满足用户特殊应用场合的个性化需求，设备制造商可从产品构思到生产的全过程提供全面技术支持和集成化解决系统。

全球注塑行业正朝循环经济、智能化、集成化及高效率方向发展。循环经济、可持续发展推动注塑技术创新，数字化时代下注塑智能工厂进一步升级，功能结构一体化成型零件让注塑加工更集成化，而高效率是注塑成型行业永不停歇的追求。

可持续发展推动技术创新

源于产品设计源头的循环经济模式是当前行业发展的一大趋势。塑料循环利用的关键技术是收集、分类处理以及终端利用。将循环经济模式贯穿于塑料生产的整个过程，必须从产品源头设计开始就遵循循环经济原则。在这方面包装工业和轻质复合材料设计中已有良好典范。

例如，在IML（模内贴标签）工艺中生产薄壁包装时，使用单一材料系统已经形成一种趋势，其中标签和颗粒使用相同材料制成。如陶氏与瓶盖及一次性胶囊生产商联合开发反向喷口密封技术，采用单一材料薄膜制成喷口袋等。

工艺创新提升回料比例。夹芯注射工艺被更广泛地用于提升再生材料的应用比例。恩格尔（Engel）利用Skinmelt工艺生产几何形状相对复杂的运输箱产品，最终可实现超过50％再生材料的回收。

根据载荷分布设计制造的复合材料汽车车门模块部件（图片来自ENGEL）。

赫斯基（Husky）发布了新的Hypet HPP5e系统用于100％回收的PET进行瓶坯生产，HPP5e系统通过自适应压力控制技术可比上一代系统降低平均5~7％的能耗。

热塑性复合材料利于回收策略的制定。热塑性复合材料在汽车行业轻量化应用方面作用显著。恩格尔Organomelt成型工艺通过多个不同厚度有机板材的组合应用，使汽车车门模块部件在不同区域具备不同载荷承受能力。

不同有机板材通过红外加热炉单独进行加热，利用模具闭合对受热的有机板材预成型。随后，在同一副模具中二次注塑玻纤增强聚丙烯，在制品背部成型出加强筋并在可见的一面成型出皮革纹理的外观。

数字化进程加快

智能化网络是基础

随着生产中对效率和质量要求的不断提高，各个系统组件之间的交互变得越来越重要。恩格尔ADAMOS HUB技术联通不同供货商的机器、系统和技术，可获取和评估机器生产过程数据并自动优化。

克劳斯玛菲（KraussMaffei）Data Xplorer工具可存储并显示全部生产工艺流程参数的变化趋势。通过设定报警阈值避免由于部件磨损等引起的非预期生产故障，实现设备的预测性维护。

博创（Borche）推出二板智能注塑机、注塑云MES以及注塑机数字孪生系统。注塑机、机械手、辅机等设备通过无线传感技术将数据传输到注塑云平台进行边缘计算与数据交换，系统可按照设定指令自动执行默认的操作。

注塑云平台的工艺分析功能可以实时监控产品质量，并结合大数据分析实现工艺参数最优化，死循环控制现场注塑机、辅机等设备，实现产品质量的大幅提升。

富强鑫imf4.0智能制造解决方案，系统具有自适应控制功能用于自动克服成型过程中的轻微波动。机器和外围设备之间的相互通信能实现自主控制加工过程中的制品质量，使用远程监控提前计划维护来减少意外停机时间。

工艺参数智能调控

恩格尔智能iQ weight control、克劳斯玛菲APC plus等工艺参数智能工艺优化软件应用日趋成熟。威猛巴顿菲尔（WITTMANN BATTENFELD）推出了一套智能IQ控制系统，其HiQ-Flow软件能自动补偿原料粘度波动带来的不良影响，保证稳定的产品质量。

为避免塑料浪费，浇口以及为演示而特意生产的不良品在粉碎机中重新得到粉碎，然后通过真空输送设备直接破碎后自动化返回到机器料斗中连续稳定生产。借助威猛4.0和TEMI+ MES系统的集成化方案，实现了生产过程的自动化控制。

材料粘度驱动注射控制原理图(图片来自于Wittmann-Battenfeld)。

满足个性化集成解决方案

为满足客户特殊应用场合的个性化需求，设备制造商可从产品构思到生产的全过程提供全面技术支持和集成化解决系统。

模内装饰(IMD)一体化成型让功能性电子产品更轻薄。装饰、灯光和触控功能的集成是模内装饰(IMD)技术未来的发展方向。

芬兰TACTOTEK公司的IMSE (Injection molded structural electronics)技术利用注塑工艺将印刷线路、电子组件等一体成型为功能性电子产品。

TACTOTEK IMSE工艺应用解决方案，从上至下依次为阿博格展示具有触控功能夜灯的生产线；科思创展示汽车车顶控制面板(图片分别来自阿博格和TACTOTEK)。

科思创（Covestro）采用IMSE技术制造的汽车车顶控制面板，产品集成了印刷线路、触摸控制、天线、LEDs及3D组件。相比传统工艺将64个组件及印刷电路板组装成型，IMSE工艺可将产品厚度由45mm减少至3mm，重量由450g降低为200g。同时避免了传统装配组件出现异响的问题。

阿博格利用IMSE工艺制作具有触控功能的夜灯，通过嵌片注塑工艺将包含印刷电路和电子组件的模片成型至制品表面，无需涂层或上漆等后加工步骤并在线完成产品的修整和检测。

威猛巴顿菲尔利用德国Kurz Varioform工艺将PolyTC触摸传感器应用于功能性面板的生产，其中膜片预成型、注射、开孔、装饰和嵌入触摸传感器等工序都被集成在一个成型周期内完成。PolyTC触摸传感器可为不同结构形式的触摸屏和电容式按键提供透明、导电和灵活的解决方案。

恩格尔将结构复杂零件的模内装饰、结构微孔发泡轻量化(Mucell)和回收技术结合在一起，利用Varioform工艺将回收材料注射成型高质量的装饰零件。

住友德马格（SHI）的触摸屏和触摸面板的汽车HMI（人机界面）仪表板注射成型解决方案，实现长度超过900mm的可背光显示模内装饰膜片。

KURZ还将聚氨酯表面喷涂技术(PUR)应用到模内装饰工艺(IMD)中，用于成型0.3~15mm厚度的聚氨酯涂层。PUR涂层不仅能使注塑制品表面具有高光泽和具有明显深度效果的透明玻璃外观，还可提供极好地表面抗刮擦性能及自修复性能。

KURZ Varioform工艺应用解决方案从左向右，依次为威猛巴顿菲尔展示的功能性触摸面板; 恩格尔展示的利用回收材料制品的装饰件; 住友德马格展示的带触摸屏和触摸面板的汽车领域HMI（人机界面）仪表板注(图片来自于Leonhard Kurz)。

此外，LSR注射成型市场蓬勃发展。LSR有望成为数码电子和汽车等特定应用的首选材料。恩格尔将LSR注射成型与非晶态合金成型(Amorphous Metal Molding: AMM)相结合，形成特殊的AMM/LSR工艺，用于成型金属/硅橡胶复合电子设备框架。

非晶态合金(主体成分为锆65%/铜16%)首先被直接注射成型为合金框架，再通过立式注塑机将高流动性LSR原料注射成型为合金框架的密封垫。

AMM/LSR工艺特别适用于成型具有防尘、防水和防无线电波功能产品的坚固外壳，包括可携式电子设备、微创手术器械、悬架系统和高耐磨传动系统组件等。

法国Rep公司采用无飞边注射成型工艺用于生产燃料电池隔板，可在厚0.1mm的钢箔上成型厚0.5mm(3.5g)的硅橡胶垫圈。

从左到右：恩格尔利用AMM/LSR工艺在非晶态金属合金制品上直接成型硅橡胶密封垫圈(图片来自ENGEL)；(b) 法国Rep公司展示的燃料电池隔板；(c) 住友德马格展示自适应矩阵LED汽车大灯光学组件。

住友德马格与LSR设备供货商Nexus联合推出了LED自适应矩阵汽车大灯光学组件的解决方案。采用的LSR注塑套件包括特殊螺杆结构、止逆环、真空系统和其他LSR专用组件。

注塑单元采用直接驱动器方式确保注射螺杆的精确定位，满足低粘度LSR材料高精度的加工要求。同时通过对机筒进行冷却防止材料在到达模具之前固化。

高效率

提高生产效率是助力企业提高产能、节省时间、降低成本及缩短交付周期的关键一环。

日精（NISSEI）通过伺服驱动旋转机构实现高速、无冲击的多组分注射成型模具换向运动，换向时间节省大约50%。住友德马格利用液压蓄能器实现1000 mm/s的注射速度，在72腔模具上生产瓶盖，产量为13万个/小时，但是能耗降低约20%。

海天JUIII系列大型两板式注塑机将占地空间小的优势发挥至极致，推出汽车用大型零部件的紧凑型生产解决方案。在第三代伺服电动技术平台上，采用了单、双、四驱动轴的多种结构概念布局，为高精密注射机系列的结构布置提供技术解决思路。

富强鑫使用搭载4+4堆叠模具的全电式注塑机，同时结合模内质量信号监视系统，自动化、快速地生产100ml模内贴标冰淇淋盒。

伊之密直接在线混配工艺方案生产出来的可生物降解塑料咖啡杯。

伊之密与德国Exipnos联合开发了直接在线混配工艺方案（DCIM），材料配混比例可按需设定、实时监测和校正。多组分原料直接配混后用于注射成型方案可将塑化能力提高30%。

疫情之下的注塑行业新机遇

包装和医疗技术领域的需求在很大程度上推动者注塑技术的发展。全球COVID-19大爆发和缺乏有效疫苗已使防止人对人传播变得至关重要，特别是对于医护人员和一线工人而言，导致对个人防护设备（PPE）的需求激增，并在不久的将来没有减弱的迹象。

PPE领域在2019年价值估计为500亿美元，预计到2026年将超过800亿美元，在这段时间内大概会以7％的年复合增长率增长。

意大利的模塑商Produform对其生产结构进行了升级，并且将其部分模塑生产线转换为Produmask口罩的生产线。Produmask口罩是一款在意大利卫生部注册的具有CE认证的口罩。

该公司凭借其专业技术，使用新技术和已有生产系统，在这场疫情中受打击最严重的市场领域中谋求出路。该公司倾向于使用新材料和最先进的加工技术，从而可以快速设计和制造性能优异的个人防护产品。

英蓝云智平台的“千爱”口罩。

北京化工大学英蓝实验室基于英蓝云智平台的“千爱”口罩，DIY设计拼装，3D复印技术量身定制口罩骨架，因“脸”而异，提高舒适度与密封效果。口罩骨架可重复使用上千次，滤膜采用英蓝实验室自主研发的静电纺丝膜与无纺布结合，过滤效果超N95/KN95。

循环经济有望成为一个持续发展的业务领域，并不断推动行业技术创新发展，同时，智能化、高效化、集成化仍是全球注塑行业当前的技术热点。

时代背景在不断变化，在日新月异的市场化境中找到适合的机遇，注塑产业仍然可以取得发展，获取利润。 

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