■ KraussMaffei / 劉濤 技術經理
前言
克勞斯瑪菲(KraussMaffei) 作為全球領先的橡塑機械及系統製造商，一直致力於為用戶提供尖端的技術解决方案。針對光學應用，依托克勞斯瑪菲强大的產品平臺，Multinject（ 多組分技術），Glazeform（ 壓縮成型技術）能夠完美應對不同的材料加工，不同的產品設計需求以及不同的應用場景；搭載最新版本的MC6 操作系統，結合久經考驗的塑化單元及機械液壓設計，保證了光學級材料加工的熔體品質，輕鬆完成對複雜模具動作的自由編程；這一切使得在更短的周期內生產出優質的光學產品成為可能。
Mutinject 將「厚」變「薄」，產品設計更加自由
光學透鏡類應用一直是熱塑性材料搶占傳統光學領域的重要市場，鑒於塑料加工過程中的特點，包括成型收縮、導熱性差等，使常規一次射出厚壁透鏡的方式飽受成型周期及品質的困擾。如何據產品特點選用適宜的技術方案來降低周期成為業界的一大課題。
針對透鏡類產品的厚壁問題，通過分層的方法來進行成型加工，意在平衡冷却時間與分層射出之間的加工窗口。當然依據不同的產品情况可以通過Turn-Table（轉盤）、Index（型芯旋轉）、Transfer（轉移）等技術得到不同的技術路徑。隨著分層的增加，每層的保壓過程在不同的模腔內同步進行，並相對於整體射出時的保壓時間短的多；另外，塑料從熔融態變為玻璃態時，需要耗散的熱量也被不同的型腔分開傳遞，進而降低了整個成型周期（如圖1）。
當然，與應用設計相匹配的設備方案就顯得尤為重要。若通過Index（型芯旋轉）如圖2 所示完成多層透鏡，例如經典六工位製程，每次射出後，產品連同型芯被推出，並按照同一個方向旋轉60°，之後再退回動模中完成下一步的射出，並周而復始。除了對於模具技術要求更高外，克勞斯瑪菲採用高精度的伺服驅動技術以完成如此精準的旋轉與運動要求。依據模具與產品的設計要求可以對此過程中的任意參數進行定義，包括旋轉角度、方向、速度及型芯被推出的距離等。同時，射臺部分可依據產品及模具情况在項目前期自由定義數量及布置方式，每個熱流道閥針分別對應某個射出單元進行動作；對於特殊案例，還可以設定包括熱流道針閥或抽芯在Index 的哪些特定角度下進行動作。
以上這一切得益於克勞斯瑪菲工程化的設計方式及MC6 對於整個加工過程的系統集成以及操控。此外，克勞斯瑪菲有强大的應用團隊來協助用戶完成前期與加工成型相關的工程計算以及技術方案規劃，甚至後期現場試模及工藝優化階段也會參與其中，這一切都是為確保交付用戶最適宜和高品質的產品與技術。
熱塑性光學材料替代玻璃的新機遇
諸如HUD 或汽車車窗等，基於熱塑性材料的光學玻璃類應用，最大的特點在於產品多為較平直的曲面或弧面，並少有加强筋等結構。塑料材料在射出過程中的分子取向作用而導致的內應力是產品翹曲變形的重要因素之一。此外，取向作用引起的雙折射現象也會影響產品的光學性能。克勞斯瑪菲的Glazeform 技術應對此類應用的特點，通過射出壓縮技術來完成產品成型；特別是整個壓縮過程中熔體的流變行為有別於傳統射出充模流動，這樣使得分子取向效應降到最低，以確保產品的幾何外形與光學特徵滿足要求；同時，由於射出過程完成於未閉合的模具中（通過克勞斯瑪菲配合模具技術提供特殊的封膠面控制選項以進行封膠），將使得模腔內壓力顯著降低，這在成型投
影面積較大的汽車玻璃類產品時顯得尤為重要。
整個壓縮過程的操控同樣集成到MC6 系統中。壓縮行程可自由定義，壓縮啓動條件有多種選擇如基於螺杆位置等，壓縮過程亦可分段控制；同時依產品情况，Glazeform 技術可完美搭載到Multinject 多組分平臺或Spinform 對射機平臺，以完成更加複雜的應用及壓縮製程。在這裡值得一提的是克勞斯瑪菲標誌性的「模板平行度控制技術」，它主要針對於中型或大型機臺的壓縮過程。首先，此類光學玻璃產品通常採用邊緣進膠的方式來完成填充，用以保證光學表面的要求；這裡要注意到澆口附近的脹模力顯然和澆口遠端的不同，如果在壓縮過程中不加以控制，最終會導致產品厚度不均，如圖3(a)。克勞斯瑪菲開創性的採用在模具分型面加裝四把高精度電子尺的方式，結合四個壓力墊的獨立控制來完成整個壓縮過程，如圖3(b)；無論模腔內壓力如何分布，設備終將保持整個壓縮過程的完美平行控制（以平行度零點為基準）。
結語
優異的產品設計與光學性能需要精益的加工技術來實現，克勞斯瑪菲以其工程化的項目服務結合特定產品應用與模具特點提出技術解决方案。Mutinject 與Glazeform 完美針對兩大類光學產品應用，通過技術組合與工程定制幾乎涵蓋任意應用的可能性；MC6 操作系統使得縝密的邏輯程序可以被輕鬆編輯，同時機器狀態參數可得到實時監控；最終將複雜多變的工程應用與簡便的操控相融合。■
圖1：特定產品單層與兩層及三層射出的理論冷却時間計算參考
圖2：Multinject – Index 型芯旋轉技術針對透鏡產品成型
圖3：壓縮過程中的平行度控制示意圖
圖4：熱塑性基材於汽車玻璃的光學應用案例
