三重工藝整合帶來量身定制的軟觸感部件

“Varysoft”工藝方面的進展為制造商和用戶帶來了軟觸感部件的新視野，這主要歸功于工藝所采用的旋轉壓板模具。作為一種靈活而又經濟有效的制造工藝，該改良工藝如今已能加工具有較厚泡沫層和優質觸覺和光學表面的柔軟部件。

歷時五年多，總部設在瑞士Busslingen的Georg Kaufmann Formenbau AG公司才推出了自主研發的Varysoft工藝。該工藝基于一個特殊的滑動臺模具，專用于生產由模制基體、含可變厚度區域的發泡區和模內預成型的裝飾層組成的三層模制品。在新聞發布會上，該工藝被推薦用于制造“超舒適的私家車內飾件”。盡管創新的軟觸感技術對汽車內飾的重要性不言而喻，潛在客戶的反應卻并不熱烈。這一現象可能會在改良的Varysoft工藝在K2013展上的成功展示之后有所改變。

改良工藝概念的靈感

2012年，總部位于韓國首爾的現代起亞汽車集團展開了一項關于Varysoft工藝是否適用于在正常條件下進行批量生產的調查。為了執行這一項目，Kaufmann還對現有的儀表板進行了修改，并使工藝技術適用于滑動臺模具生產。當總部設在奧地利施韋特貝格的恩格爾奧地利有限公司對模具生產的樣品進行了檢查之后，他們產生了一個新的想法。雙方聯合評估的結果是，該工藝只需在技術上經過“現代化”改造即可充分發揮其潛力。他們的想法是將工藝概念轉化為能夠更快、更有效地生產出更優質的軟觸感部件的旋轉壓板模具。此外，該部件（儀表板）由裝飾薄膜（PP泡沫層壓而成的TPO薄膜）、基體（PC/ABS聚合物）和兩者之間的PU泡沫層組成。

模具概念—絕對創新

經過多次可行性研究，這一概念正式確立。接下來的挑戰是如何集成設備和工藝技術以及搬運，從系統層面考慮，則是如何生成一個全自動化的工藝。因此，壓花、發泡注塑和PU發泡等真空熱成型工藝步驟必須通過恩格爾duo 3550/650 picocombi M注塑機集成在一個小型制造單元里。該單元還包含用于薄膜預熱的IR爐、用于成品部件修邊的二次加工臺以及用于搬運的線性機械手（型號：恩格爾viper 40 double）和六軸機械手（型號：恩格爾easix）。

另一項挑戰是開發出一個適用于集成成型力、提升力和開模力各不相同的熱成型、注塑成型和發泡等工藝步驟的模具概念。所選的解決方案可以說是一種絕對的創新。

無論是閉模還是開模之時，熱成型都不會對鎖模力或壓板產生任何影響，因此它不僅可以裝在遠離中心的位置，而且可以完全超出鎖模裝置的投影范圍。準確地說，該工序是附帶集成壓花的真空熱成型操作。工序使用的多孔結構鎳殼模實際上通過0.7巴的真空系統將熱膜吸入腔內。當模具閉合時，之前光滑的薄膜已軋上理想的花紋和飾邊。

為了節省材料和重量，熱塑性基體選用MuCell單元（供應商：Trexel Inc.公司，總部設在美國馬薩諸塞州威爾明頓市）進行注塑成型，即熱塑性基體使用氮氣物理發泡成型。注塑模位于旋轉壓板和固定壓板之間。

Varysoft工藝為設計提供了極大的自由度，甚至連帶有壓花飾邊的木紋表面也能實現。

PU發泡模與注塑模處于相同高度，位于旋轉壓板和可移動壓板之間。它的供料是來自于高壓混合和計量系統的反應混合物（制造商：亨內基公司，總部設在德國圣奧古斯丁），其混合頭位于模具的底面。

兩個級別的系統操作

設計時考慮的重要因素之一使所有工作步驟安排兼容最佳工作流程，同時還要考慮到最短距離。因此，制造單元被設計成緊湊型。嚴格來說，該系統分為兩個階段進行操作，從而顯著降低空間要求。因此，紅外線爐安裝在機器靠近熱成型模具的頂部，以縮短加熱膜和型腔之間的距離。

線性機械手被設計為雙塔結構。這實際意味著，兩個機械手在同一個主軸上沿縱向機器方向運行。后機械手負責將膜坯放入爐子并由此進入熱成型模具，而前機械手則負責管理一系列廣泛的任務。打開模具后，它首先將預成型的薄膜從熱成型模腔轉移到發泡模腔，然后從模具的另一側取下成品部件。

帶模芯側的旋轉壓板、熱成型（右上灰色部分）和注塑成型（右下）。如圖左側所示，已放入預成型膜（底部）的發泡模凹模和機械手正在將新的薄膜放入熱成型模具（頂部）。
當模具開始旋轉之后，后機械手將下一個加熱膜放入熱成型模腔。隨后，兩個機械手回到它們的起始位置，而在途中，它們還將成品部件傳送到注塑機旁邊的修整臺。恩格爾easix六軸機械手正裝在邊上。它用超聲波刀頭（制造商：海爾曼超聲技術有限兩合公司，總部設在德國卡爾斯巴德）將懸垂薄膜切掉。

在控制方面，整個制造單元都集成到恩格爾新一代控制系統300 CC。用戶可以通過CC300執行所有系統部件的操作和參數化。

并行工藝序列

周期的復雜性可從表中的細分工作步驟看出（見表），這也說明，薄膜的熱成型和壓花、基體的注塑成型和泡沫填充（步驟9）是同步進行的。起亞儀表板的周期時間是115秒，注塑量是420克。

基體是決定可重復性的重要因素之一。注塑成型的部件—上述為成品部件—在取下之前一直被鎖在模芯里，從而確保其在被傳送到發泡模腔之前精確地固定在模內。因此，無論部件是手動（可能變形）還是自動插入，都能確保其定位精度。泡沫則在變形的部件后面流動。按照此處提出的概念則不可能出現上述問題，因為基體在腔內可重復定位，因此比之前的工藝具有更高的定位精度。

前景

本文所述的Varysoft工藝實現了具有較厚泡沫層的部件的生產，即使它們的厚度各不相同。與其他工藝相比，該工藝提供了更好的柔軟度。另一個優勢是較大的設計自由度，因為該工藝將底切加入了模具設計。由于系統組件之間具有較短的距離，周期時間也顯著降低，即使此處仍存在進一步改進的空間。此外，該制造單元比具有單獨熱成型工藝的系統所需的空間要少得多。

整個工藝具有可重復性。具體而言，它與各個工藝步驟的溫度有關。只要添加合適的制劑之時，它還能通過改變基體和加熱膜的余熱來有選擇地影響聚氨酯的反應時間，從而使反應時間顯著縮短而無需結合儲備或公差帶。

一般情況，該工藝還適用于加工其他裝飾材料，如紡織品或皮革。它為用戶和制造商提供了全新的應用范圍。