射出成形マイクロ機能添加剤製造 (午前) を用いた表面形状用インサートを製造するためのプロトコルが表示されます。
本稿の目的マイクロ表面機能を持つ射出成形インサートの製作のため添加物製造 (午前) を用いたソフト ツーリング プロセス チェーンの方法を提示することです。ソフト ツーリング挿入は、デジタル ライト処理 (付加価値税光重合) を比較的高い様子を耐えることができる感光性樹脂を使用して製造されています。ここで製造された一部には 60 ° の角度で 4 つの歯。マイクロ柱 (Ø200 μ m、アスペクト比 1) は、2 つの行で表面に配置されます。ソフト工具インサート付きポリエチレン (PE) 成形を使用して、最終的な部分を作製します。このメソッドは、添加剤製造の挿入によって複雑な形状の微細構造を持つ射出成形部品を入手することは不可能だを示します。加工時間とコストは、コンピューター数値制御 (CNC) 加工に基づく従来のツール プロセスと比較して大幅に削減されます。マイクロ フィーチャーの寸法適用された添加剤の製造プロセスによって影響を受けています。このプロセスはよりパイロット生産に適して挿入の有効期間を決定します。チップ生産の精度は、同様の添加剤の製造プロセスによって制限されます。
提案手法は、ソフト-ツールのプロセス、すなわち、ポリマー添加剤の製造を使用して高分子射出成形用インサートを生成するマイクロ機能を持つ複雑な表面の製造を目指しています。つまり、機能的な表面を持つポリマー部品、射出成形高分子挿入によってです。
マイクロ機能により表面の機能が実現できます。例えば、ドアンら1 Luchettaら2は、細胞生物学や胡らのフィールドで機能面を示す3 光学素子等の例を示しています。サーフェス フィーチャーで、マイクロの柱の 1 つのタイプは細胞増殖を促進するために集中的にしました。彼らが特定の方法4,5でパターン化されているマイクロの柱と、増殖組織と表面間の結合を強化することができます。
高分子マイクロ機能のレプリケーションは、集中的に研究されていると多くのプロセス6により精密な成形が可能します。例えば、Metwallyらは、平面7成形品とマイクロとサブ ・ ミクロンの機能を複製するための鋳型の間、高忠実度を報告しています。
製造マイクロ柱または機能のための多くのプロトコルがあります。しかし、それらのほとんどは平面または定曲率曲面にのみ適用できます。例えば、インディアンら8は、曲面にホットエンボスによってマイクロ機能を達成できることを示した。これらのプロトコルは、ほとんどの実際のデバイスに必要な 3次元サーフェスで複雑な形状に適しておりません。どうやら、3 つの作製二次元キャビティ表面のマイクロの特徴と課題を現在のプロトコル;一方、彼らが垂直でない場合、複雑な表面の高アスペクト比の大きな柱の部分の取り出しができない離型方向に。Bissaccoら9 3 D 金型インサートを使用し、微細機能を用いて射出成形;彼らの研究で低アスペクト比微細特徴は、陽極酸化処理によって生成され複雑なコンポーネントのポリマーに正常にレプリケートされました。
研究者は、設計の表面のテクスチャを達成するためにポリマー レプリケーションのプロセス チェーンの添加剤の製造を含むしようとしています。Lantadaらは、午前のプロトタイプから開始して、金型インサート成形10を取得するためのコーティング技術を採用プロセス チェーンをについて説明します。AM によって生成される高分子部品は、金型挿入11,12、このプロトコルでソフトのツール プロセスである直接該当する証明されています。
我々 の以前の仕事で私たちは、ø 4 μ m ピーク柱 (2 μ m 高) が13注入による垂直壁の正常に demolded を実証しました。このプロトコルでは, 製品は 4 つの歯を持つリング、各 60 ° の角度を持っていることが特徴します。この製品は、張らによって研究されています。14日、マイクロ機能を実装することによって導入されたプレハブ ニッケル プレートとアスペクト比が 0.5 マイクロの柱 (ø 4 μ m) は、歯部にシリコーン ゴム射出成形によって得られました。
提案手法は, マイクロ機能はソフト ツーリング プロセス チェーンで作成した複雑なサーフェスで得られます。鋼の金型キャビティは、付加価値税写真重合による AM によって行われた挿入のセットに置き換えられます。金属午前と比べると、感光性樹脂ベース アム技術、高精度15を達成することです。また、加工の時間とコストの削減は、CNC 加工に基づく従来のツール プロセスと比較して大幅。最近事例16によると、熱成形のソフト ツールを使用して、コストは 91% 減、消費時間は 93% 削減します。このプロトコルは、高い設計柔軟性と中間生産量を必要とする製品に適しています。それは、炭素繊維強化フォトポリマー製インサートが 2500 成形顕著な金型劣化17前にポリエチレンのサイクルまで耐えることを証明されています。射出成形材料の選択は、挿入のため選択した感光性樹脂の熱的性質によって制限されます。高融点のポリマーは、感光性樹脂のキャビティに適用されないことが。本研究では、ポリエチレン (PE) 成形テストを実施する選ばれました。
このメソッドは、複雑な形状のポリマー パーツの挿入の作製に適しています。ツール鋼金型射出成形機ポリマーから作られたソフト工具の挿入物のセットとに置き換えられます。加工時間とコストはに比べ従来の金属加工。したがって、生産のサイクルが短くなります。このプロセスは中間スケール (射出成形または類似によって 1000 10,000 サイクル) から生産されている製品が、デザインの高いバリエーションに適しています。さらに、3 D 印刷挿入、特別な金型プレートも必要ありません。標準的な商業射出成形板は購入され、挿入に合わせて加工します。
現在の技術でソフト ツーリング状態は異なる機構17によって失敗します。ソフト ツーリング挿入荷重たわみ温度をリンクする故障メカニズムが特定され、ガス放出に起因すると分解が発見されました。したがって、最も重要なステップは、添加剤の製造によって生成されたチップの右の樹脂を選択することです。熱的・機械的特性は、挿入物、すなわち、それは成形中に耐えることができますどのように多くのサイクルの生活を決定します。また成形ポリマー; の範囲を決定します成形樹脂の金型温度は、インサート材の荷重たわみ温度より高くしないでください。
プロトコルの 2 番目の重要なステップは、挿入のデザインです。金型設計の一般的な規則に従う必要があります、3 D プリント高分子挿入; 機械的に弱い部分を避けるべきそれ以外の場合、亀裂のような障害による工具寿命を受けます。
得られた射出成形品の表面品質は、適用された添加剤の製造プロセスによって制限されます。化学エッチングなどの後処理は、表面品質を改善するために可能な解決策です。表面機能の精度は、添加剤の製造プロセスのための別の問題です。
このメソッドは、新しい生産プラットフォーム会議産業需要実質無料フォーム表面にマイクロ機能を作成するための可能性が作成されます。そのため、このメソッドが適用され、マイクロ機能などと関連医療機器または移植デバイス14 の複雑な形状を必要とする次世代医療機器関連のアプリケーションのために調べた可能性を秘めてください。.このメソッドは中・小型ボリューム シリーズ制作のため大幅に削減費用を通した価値創造を促進し、1 10 個々 のデバイス、実際量産の間のギャップの生産のためのタイム スケールに積極的に影響を与えます。それは新しい高付加価値製品と設計ソリューションを開きます。
The authors have nothing to disclose.
プロジェクト「高度な表面処理植込み型の医療機器の「技術革新基金デンマークによって資金を供給コンテキストで行わ仕事を報告します。著者より感謝するヨーロッパの革新的な訓練ネットワーク ミクロマン研究とイノベーション、欧州のホライズン 2020年のフレームワーク ・ プログラムによって資金を供給「欠陥ゼロのネットシェイプ MICROMANufacturing のプロセス指紋」からサポート連合。
Photopolymer resin | EnvisionTec | HTM140 V2 | |
Resin mixing device | IKA | Vortex Genius 3 | |
3d printer | Envisiontec | Perfactory 3 | |
UV light flash unit | EnvisionTec | Otoflash unit | |
Polyethylene | lyondellbasell | PE Purell 1840 | |
Injection moulding machine | Arburg | Allrounder 370A | |
Image processing | SPIP | 6.2.8 |