八工位旋轉模具打造厚壁光學部件

采用旋轉模具，可使厚壁光學元件通過逐層加工的形式實現注塑生產。透鏡選用塑料來代替玻璃，不僅實現更多樣化的設計空間，同時在無損品質的前提下，可顯著降低元件重量。在厚壁光學元件的生產中，生產周期是至關重要的因素。智能模具解決方案通過逐層注塑透鏡的方法，可實現生產周期的大幅縮短。

包覆成型是多組分注塑技術中常用到的一種。在進入實際包覆成型加工環節之前，預制品先制造出來，隨后被熔體層包覆成型。包覆成型工藝往往會用到專用的特殊模具和設備。在眾多組件中，包括兩個彼此獨立的注塑單元，這兩個注塑單元與其他外圍設備儀器，都可通過高性能機器控制單元來操控運行。

今年的Arburg科技日展示了該項經典技術是如何在厚壁光學元件的高效生產中大放異彩的，Arburg公司是一家注塑設備制造商。八工位旋轉模具是全自動制造單元的核心，該模具由位于德國艾斯林根的Wilhelm Weber有限責任公司出品，若干項目合作者參與了模具的設計和制造。

三步驟填充型腔

合模力1,500 kN的電動Allrounder 520A位于生產單元的中心，用于生產厚壁聚碳酸酯（PC）透鏡（PC制造商：拜耳材料科技），這些透鏡會被用于例如車頭燈這樣的用途。采用多時段旋轉模具，若干包覆成型步驟，間以短暫的冷卻步驟，最終制造出的成品元件厚度為25mm。電動旋轉單元（亦是Weber出品）以45°角的幅度旋轉模腔，經過八個獨立的模具工位，將其傳送到準確位置，最終獲得透鏡的層結構。

多時段旋轉模具的標志是三個注塑工位和四個冷卻工位。最初由型號為400的水平注塑單元制造出透鏡半成品。在接下來的步驟中，型號為70的垂直注塑單元將半成品包覆兩個外層。在包覆成型步驟之間，元件會被冷卻。在注塑成型之后，第八步也就是最后一步，六軸機器人將密閉模具中的成品三層透鏡傳送至光學檢驗單元，由一部相機檢查過尺寸穩定性后，再將元件移走放置。

包括機器人的自動移除和放置環節在內的整個周期所需要時長，已經比其他加工工藝顯著縮短。以傳統常用工藝（多層注塑成型）生產該類型的元件，花費大約180秒。以單步驟完成整個加工，整個生產周期甚至要耗費600秒（近10分鐘）。如上文所闡述的采用多時段模具進行多組分生產加工，所有的步驟可同時進行。根據冷卻時間與模具壁厚的平方成正比的原理，整個周期在實踐中可縮短至僅約60秒。

高度工藝整合

Arburg全自動設備配備有標志性的主軸傳動機構，設備因其才得以精確運行，可進行無主軸、直接且精準可重復的生產，其能耗比液壓設備低50%。當Allrounder設備運行減速時，其液冷和閉合電動伺服驅動，以及能源復原功能，都可保證設備的高能效。所有生產步驟都整合在加工工藝中，通過注塑設備的Selogica控制組件便可簡易便捷地進行控制。該控制功能可覆蓋包裹旋轉運動在內的整個注塑加工流程。

系統中也整合進了機器人，用戶通過已經設置的Selogica用戶界面，便可自行編程。六軸機器人以高度靈活性和緊湊設計著稱，在系統中僅需占據非常小的空間，卻可完成高復雜度的處理任務，例如，靠近輪廓線的后處理，或在本文中舉的例子，對精密注塑元件進行細致地處理和檢查。在線元件處理和加工環節之間的的互相關聯，亦可便捷實現。僅需通過具有上述Selogica系統標志的獨立手持操作單元，即可對所有加工環節進行編程。

設備和機器人系統都可實現數據共享，因而企業也可實現運營的高度整合。設備控制系統和機器人系統之間強化了實時關聯，從而實現了同步運行，并顯著縮短了生產周期。當執行標準任務時，例如常規位置的單步驟運動，或對單一加工進行編程時，系統也能夠提供比以往更強大的功能。

包覆成型：厚壁注塑的完美實現

這項在科技日所展示的包覆成型技術，其四個項目合作伙伴已經聯手驗證了，該工藝可通過單一操作進行厚壁元件例如透鏡的制造生產，且保障了生產的精準、迅速以及安全，為生產實踐提供了一個區別與以往的可靠得力選擇。電動旋轉單元在旋轉的過程中，逐步多次包覆透鏡最終獲得成品。該工藝中的所有加工環節可同時進行，且單獨冷卻時間較之傳統工藝所要求的冷卻時間更短，使得生產周期得以大幅縮短。生產加工在兩個注塑單元進行，由六軸機器人系統在第八個注模具工位上完成元件的移除，在此過程中，其他工位上的模具仍然保持閉合，這更進一步縮短了生產周期。