射出成形機技術發展

由最近成形相關信息報導及成形設備展中射出加工， 不難發現射出成形設備走向高速化、電氣化、微成形化已是明顯趨勢。除了在現有成形技術提升技術水准外，以省料及省加工工程之新成形制程也相繼實現中，未來 成形將有更多元化選擇。隨著智能化成形及網絡管理控制的發展，將引導射出成形走入E世代。本文綜整國內外射出成形機發展現況及未來技術發展趨勢，期能提供 設備業及成形業技術發展參考。

近年來射出成形技術在環保省能源的電氣式化、快速高產能化、精密微成形化、制品復合多樣化、及制品輕量化都有相當快速及顯著的進展，其它配合各式成形設備 之核心技術如穩健化控制技術、油壓技術、螺杆設計技術、性能檢測等方面也有相對的發展。表一綜合說明目前國內外在射出成形相關技術發展現況及差異。

成形設備走向電氣化其主要原因是電氣化可以省能源、潔淨、低噪音、易維護、容易控制、成形穩定以及易於自動化與網絡化。日本對電氣式射出機技術的運用發展 最積極，其第一代全電氣式射出機的射出速度都在200mm/sec左右，射出壓力在2500kgf/cm2，夾模噸數在300噸以下。目前在市面上的第二 代全電氣式射出機，其射出速度在300mm/sec左右，有部分廠商已推出射出速度為500mm/sec 、600mm/sec的機台，以及夾模噸數達850噸的大型機台。新一代機器不但提升射出速度能力，機器應答性也相對提高，以往從0～200mm/sec 加速時間約需要0。047秒，新一代技術從0～600mm/sec加速則僅需0。04秒。由於電氣化的優點，已從熱塑性塑料射出成形機推廣到熱固性塑料 （或橡膠）成形應用，此外除了常見的臥式機台外JSW、 Kawaguchi、Niigata、 Nissei、 SUMITOMO、 Sanjo等也有立式機推出。本期全電氣式射出成形機發展趨勢文中表一，列舉了日本主要全電氣式射出機供應廠商，可以發現全電氣式射出機技術在日本普及性 相當高，由於多家廠商投入研發，也造就出日本全電氣式射出機的榮景。國內全電氣式技術由於國外專利突破不易，加上主要組件需靠國外進口，制造成本下降不 易，因此業者雖有心，投入廠家不多。

高速高產能化在射出成形機上朝高速射出成形機發展，以縮短成形周期來達到高產能效果。一般射出成形機其射出速度約在300mm/sec以下，而射出速度在300以上者即所謂高速射出成塑膠加工形 機，高速射出成形機利用高分子在高剪切速率下粘度下降的剪切稀薄特性(Shear Thinning)來成形薄件制品、具微結構精密制品、及超工程塑料制品。高速射出成形機所需具備特色為：高射出速度、高射出壓力、高系統應答性、高機體 剛性、高塑化能力及精確的射出速度-保壓(V-P)切換。表二是目前在高速射出成形機技術領先廠商能力，可以說在高速射出成形機技術上日本也同樣領先其它 國家，Technoplas最新高速射出成形機射出速度可達2000mm/sec，射出壓力在3500 kgf/cm2，塑膠射出從 0～1600mm/sec加減速可以在0。017秒內完成的高應答性更能顯現其技術。位置控制精准度上以往機器技術能力在0。1mm左右，目前則可達0。 01mm。設計上塑化螺杆采用高塑化率、高塑化品質的新型螺杆設計，並采用雙合金螺杆。機台結構設計以CAE分析達到高剛性最佳化，油壓回路以伺服閥閉回 控制達到精確位置、速度、及壓力控制，控制系統以多CPU多軸復合控制降低成形周期達高產能效果。V-P切換已使用智能化控制。國內業界以一般傳統射出機 為主要市場塑膠零件，往年較少廠商投入在高速射 出成形機開發上，因應國內薄件成形市場的快速發展及歐、美、日在高速射出成形機的研發趨勢，近年業界已投入高速射出成形機的開發，技術上射出速度可以達到 將近800mm/sec，射出壓力在2500 kgf/cm2的能力，但無法兩者兼顧，且油壓回路設計上僅采比例閥或伺服閥的半死循環控制，加上控制器update time不夠快速且控制上未能考量系統非線性及射出煞車特性，整體上可以說有成形薄件所需的射出馬力但精度及應答性等性能仍有提升空間。