汽車領域注射成型創新技術盤點

注射成型技術獨有的精密、環保、資源節約、節能降耗、批產低成本的綠色性能，成為汽車結構件成型加工技術綠塑創新解決方案的首選及成型技術創新的基礎技術，并由通用設備、通用技術延伸發展為汽車結構件成型的專用設備、專用技術。

液態金屬注射成型創新技術理念

液態金屬又稱非晶合金，熔點較低，有著接近于零的收縮，超急冷凝固，凝固時原子來不及有序排列結晶，因而具備了許多獨特的性能：優異的耐蝕性、耐磨性、高強度、高延展性、高硬度、質量輕等優點。在設計方面，液態金屬合金相較于以前能夠提供更大的自由度。基于汽車零部件的多樣性、精度壽命周期性等綠塑創新，液態金屬在汽車領域具有廣闊的應用空間。

液態金屬注射成型技術是注塑成型技術的創新拓展。從模型中注射成型的零部件常常能夠超越最精準的CNC技術，可以實現接近光學的表面光潔度、達到高精密度，這是液態金屬注射成型工藝顯示出最重要的一項質量特征。注塑成型加工與金屬注塑成型(MIM)和CNC加工相比，液態金屬的注塑成型為實現“更高的效率以及自動化與工藝的更高程度的集成”等制造理念創造了條件。液態金屬采用注塑成型的方式進行加工，僅需較短的循環周期，其生產循環時間在2-3min之間，比CNC的加工時間明顯縮短。同時，澆口料能夠回收利用，無廢料堆積。

液態金屬注射成型技術為汽車綠色化發展帶來了新的機遇。汽車的發動機正時系統、噴油嘴、內外飾零部件、安全性組件、泵、傳感器，以及重負載連接器等400克以下的零部件都可以用液態金屬注射成型件，不僅可以獲得性能優異的零部件，還可以獲得良好的經濟效益，實為汽車零部件制造的良好選擇。利用液態金屬高硬度、高耐磨的特性，制造汽車發動機中的液壓油缸、活塞環、噴油嘴等耐磨零部件，可大幅提高汽車使用壽命。

液態金屬的注射成型工藝不應該只被看作是一個替換過程，而是看作一個可通過靈活設計獲得獨特性能的成型工藝。液態金屬采用注塑成型的方式進行加工，實現一步到位制造結構高度復雜的金屬部件，并且其精度和表面質量，遠遠優于普通的鑄造，即使是復雜的三維形狀以及非常精細的結構也能以出色的再現性和高效的材料利用率也能被成型出來，使得高品質金屬部件的制造發生了革命性的變化。

液態金屬的技術壁壘很高，尤其是“大塊成型”的難題成為制約其規模應用的瓶頸。內外飾零部件、400克以上的汽車零部件等均屬于大塊成型，這意味著要想大面積推廣液態金屬，必須掌握大塊成型的核心技術。其次，目前涉足液態金屬的廠商鳳毛麟角，產能難以快速擴張。美國液態金屬公司擁有全球最核心、最頂尖和覆蓋范圍最廣的液態金屬材料配方、關鍵加工技術等相關知識產權(128項專利)，是全球液態金屬行業的標準制定者。宜安科技擁有大塊成型工藝、材料成分和設備制造等三大核心技術，是目前為止全球唯一一家具備大型塊狀非晶金屬成型能力的企業，入股美國液態金屬公司，向其輸入大塊成型的技術訣竅后，將憑著低成本的原料、模具以及自主研發的成型設備和加工技術，從根本上解決其短板，有望將液態金屬產品快速推向全球。

恩格爾是全球能夠為液態金屬材料的加工提供注塑機和整合的系統解決方案的重要供應商。恩格爾以全電動機器系列e-motion 為基礎，開發了一種新型Liquidmetal 液態金屬材料注塑機——一種金屬注塑(MIM)和CNC 加工的替代技術。Liquidmetal 機器與用于塑料加工的普通注塑機之間的差別，主要是注塑單元不同。液體金屬合金有從圓棒切削的碎塊材料形式，這些坯料自動供入熔化腔中，在高真空條件下感應加熱熔化。機器不采用螺桿，而用柱塞將熔化的金屬合金注入控溫模具中。在無氧條件下快速冷卻就會形成無定形結構，從而使材料具有優異的特性。可以在較短的周期時間內一步法制造可直接使用的具有極高表面質量的部件。加工周期介于2-3 分鐘之間，與CNC加工所需時間相比大幅縮短。另一個優點是沒有廢料積聚，因為注道殘料可以回收。

汽車水輔注塑碳纖維增強復合材料成型創新技術

水輔助技術由德國Maximator GmbH 開發，該公司向寶馬在德國蘭茨胡特的工廠提供了汽車水輔注塑碳纖維增強復合材料的成套設備，用來生產CFRP 車頂結構件的曲型部分。該成套設備包括水處理單元和壓力單位，為寶馬量身定做。特殊水射器具有多種集成的單片閥門，比噴射通常使用水輔注塑產生更強大水壓。閥和壓力單元的近距離是成功的關鍵。以往的類似組件采用泡沫芯，外面加上碳纖維編織層，最后通過注射環氧樹脂浸漬。最新技術則用塑料軟管取代了泡沫芯，在碳纖維編織過程中保持在壓縮模內，并施加以水壓。樹脂固化后再除去余水。高設備采用高溫、純凈的軟化水，加上特定的金屬合金，確保不會發生腐蝕。熱水把固化過程和生產循環時間最小化，可進行大規模生產。在開發過程中，設備制造商、模具制造商和環氧樹脂的供應商進行了密切合作。

寶馬公司通過成本、工藝和模式上的突破，開創了碳纖維在汽車上大批量應用的新時代，為其它車廠樹立了成功榜樣。該公司計劃到2020 年將碳纖維車身制造成本降低到和鋁合金相當，屆時汽車的綠色化有望得到大幅度提高，主要體現在安全化、輕量化、環保化、新能源化等上。

國內水輔注塑主要用于全塑件注射成型，主要目的是提高表面光潔度的質量，應當抓緊開發汽車水輔注塑碳纖維增強復合材料成型技術，設備研發的重點是模具及水輔系統。

注射壓縮-背部復合成型創新技術

注射壓縮有利于降低制品內應力、提高制品幾何和尺寸精度的壽命周期，背部注射模可增加制品的功能及提高制品的環保性能和清潔度，兩者成型技術結合為一體，實現汽車領域綠塑制品創新驅動的“潛在需求”的功能和性能。

注射壓縮-背部復合成型技術創新驅動環保安全型汽車塑料車窗。環保安全型汽車塑料車窗主體為PC塑料，面層為PMMA薄膜。PMMA薄膜使用吹塑成型而成，因為吹塑薄膜在膜泡的冷卻線處有細微的瑕疵，當薄膜受到相反方向(汽車內部)的沖擊處于張力狀態下時，易于從此處斷裂，這種“方向性缺陷”機理能夠使乘客在遭遇事故時打破車窗;第二代SPD-Smart PMMA能夠阻擋超過99%的紫外線，可以減少空調的使用從而節約能源。注射壓縮成型，使底層PMMA薄膜處于低壓狀態之下進行背部注射，保證了面層PMMA薄膜光學質量和完整性，保證了PMMA薄膜的自身固有性能不變。成型工序中，先把切割成形的PMMA薄膜放入模腔內，然后用PC材料進行背部注射壓縮成型。

此外，近年隨著汽車行業的發展，大型化雙色注塑、多色注塑裝備等及技術成為汽車制造廠商提升飾件自身的競爭性、建立差異化的綠塑創新的解決方案。