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May 18, 2023

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マイクロ射出成形では、時間の経過とともに生産規模が拡大しており、現在では数百万規模に達することもよくあります。 ドイツ/ライプツィヒのクンストシュトフ ツェントルム (プラスチック センター) (KUZ) の科学者は、ハスコ社と協力して、従来の射出成形機で経済的に生産する技術を開発しました。

サイズが数立方ミリメートル、ショット重量がわずか数ミリグラムの射出成形マイクロコンポーネントの需要は、特に医療、自動車産業、家庭用電化製品の分野で増え続けています。 ここでは、3 桁の百万台のユニット数がもはや珍しいことではありません。 原則として、これらの要件は 2 つの方法で満たすことができます。 比較的少数のキャビティを備えた専用のマイクロ射出成形機を多数用意することに加えて、標準の射出成形機で高キャビティの金型ソリューションを使用することで、それに応じて大量の生産を達成できますが、これにはある程度の追加の作業が必要になります。 これにより、プロセスの信頼性が向上し、障害の可能性が低くなりますが、投資とスペース要件の点でかなり高価になります。 このように、2 番目の変種はかなりの経済的利点をもたらしますが、プロセスに関連した別の課題も伴います。

ライプツィヒ美術館 (KUZ) の専門家は、1990 年代後半からマイクロ射出成形に取り組んできました [1]。 マイクロプラスチック技術のチームリーダーであるガボール・ユットナー博士は、技術原理について次のように述べています。「最初のプロジェクトの 1 つは、2 段階ピストン射出ユニットを備えたフォーミカ プラスト マイクロ射出成形機の開発でした。」 このプロセスでは、顆粒はまずプリプラシリンダー内で溶融され、プリプラピストンによって射出シリンダー内に搬送されます。 そこから、サーボ電気で駆動される直径数ミリメートルのマイクロピストンが、対応する少量の溶融物を高レベルの精度でキャビティに押し込みます。 ただし、この技術は、約 100 グラムの非常に少量の溶融体を穏やかかつ正確に処理するように設計されているため、 4 ～ 400 mm3、アップスケーリングはすぐに限界に達します。

「約 3 ～ 4 年前、数十万個の生産では、ますます多くの用途に対応できないことが明らかになったとき、私たちは微細成形部品の高キャビティ精密製造の課題に取り組むことにしました。 」とKUZのプロジェクトマネージャー、ステファン・ジェイコブ氏は説明した。

公的資金によるプロジェクト Scale-Mi [2] の一環として、前述のサーボ電動マイクロピストン技術は、より多くのキャビティに対応できるように過去 2 年間にわたって拡張されました。 このアプローチでは、溶融物は従来のスクリュー射出成形機の可塑化ユニットからホット ランナー マニホールドに供給され、そこでたとえば 4 つの射出モジュールに分割されます。 これらの各モジュールでは、マイクロピストン射出ユニットが、たとえば 4 つのキャビティをそれぞれ持つ金型領域に溶融物を能動的に射出します。 この例では、16 キャビティの生産が実現できます。 このようにして、より大量の溶融物を提供するスクリュー/ピストン可塑化の利点が、射出ダイナミクスおよび小型ピストン射出ユニットの精度の利点と組み合わされます。

各射出モジュールは、一定の制限内で、ショット量や射出速度などに関して個別に制御または調整できるため、さまざまな成形品を製造することもできます。 したがって、通常の欠点を持たずにファミリー モールドを実現できます。

しかし、特殊なマイクロピストン技術とホットランナーのこの組み合わせは、溶融物を運ぶランナーの製造に大きな課題をもたらします。

ここで、ハスコの積層造形ストリームランナーは、大幅なスペースの節約を可能にするだけでなく、その最適化された形状により、予備に保持される溶融物の量を可能な限り少なく保ち、溶融物の滞留時間を最小限に抑えることができます。