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从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势

2019-11-19


IMD的全称是In-Mold Decoration,也叫模内装饰镶嵌注塑技术,也就是将印刷好的薄膜成型后,镶嵌在注塑模腔内然后合模注塑,注塑树脂在薄膜的背面与油墨层相结合。IMD制程常见的有IMR、IML、IMF。


IMD近年来,有了新的发展动向,从装饰到功能的发展,如触控、氛围灯,从单一的注塑到全过程自动化完成,主要有以下几个方面:


1. IMD向模内电子发展:IMD→IME


模内电子(IME)是传统模内注塑装饰(IMD)技术与柔性印制电路的结合,可制得带有不同复杂程度嵌入式电路的3D形状。


根据IDTechEx的研究报告,模内电子(IME)或模内结构电子(IMSE)即将步入快速增长期,预测到2029年整体市值将超过11.1亿美元。这是全球3D结构电子崛起趋势的一部分,透过模内电子技术,无需组装和外壳封装,便可生产出可靠性更高的产品。


模内电子应用开始于在聚碳酸酯或聚酯薄膜片上的多层装饰性、导电性和电介质墨水的子表面丝网印刷。固化后,将印刷的薄膜热成形为3D形状,并冲切出片材。将成像的薄3D模型放置在注塑模具中,在其后面注入清澈或着色的树脂。由此产生的部分是一个具有功能的硬塑料部件。


模内电子是传统的模内装饰(IMD)技术与印刷电子的结合。其结果是具有机械开关的传统人机界面(HMI)的美观、高功能、轻量化且成本更低的替代方案。由于没有移动部件,所以有极其可靠的电容式开关、封装电路、传感器和其他组件。

从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图1)

从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图2)

图 在科思创展台展出的模内电子产品,与TACTOTEK合作,在汽车顶订控制器上应用从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图7)

图 在阿博格展台上展出的LED灯,采用了模内电子技术,也是TACTOTEK合作的产品

采用了IME(也有称为IMSE)技术,这是一种特殊的IML(也有称为FIM)工艺。可在变形前将装到膜片上的印刷电路和电子元件无缝整合到3D部件表面。经过膜内贴标的默片不需要进行图层或上漆等后加工步骤。


2. IMD整合氛围灯/显示等功能


通过IML技术与注塑件内部的印制电容性传感器相结合。二者在一个注塑周期内黏覆成型。传感器用于触摸控制照明开关和调光功能,这使得LED光源的颜色可以变化。

从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图8)图 汽车门板可视侧的IMD技术应用。PolyIC公司(KURZ集团的一家子公司)的预制箔组份被放置于模塑件后侧,配置了印制传感器以便整合照明开关和调光功能

从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图9)

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图 IML应用在汽车控制面板,集合了显示和触控功能

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图 科思创展台展示的曲面大屏触控,采用的是IMD工艺,具有触控显示功能

3. IMD+PUR工艺整合


库尔兹开发了一种IMD(模内转印)与PU技术相结合的工艺。这种被称为IMD PUR的新型工艺,通过模内转印在注塑过程中完成塑料部件的装饰,然后在同一个模腔内灌注PU(聚氨酯),这样就可以实现具有晶莹剔透的高光泽表面的精致设计。


PU涂层厚度在0.3到15毫米之间,并具有明显的纵深效果。除了高光泽的玻璃外观,PU涂层还提供了高等级的表面防护。当受到划损或石头撞击时,装饰面保持完好,PU涂层在遇划损时可自我修复。

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从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图15)

图 IMD+PUR模具

4. IMD全制程整合方案


在今年的K展上,IMD膜片的成型,注塑等工艺等在单一注塑循环中完成。在威猛巴顿菲尔的展台上,Kurz新的IMD Varioform装饰工艺首次结合Kurz的子公司PolyIC开发的传感器技术而得到了演示。


一台SmartPower XL 240 注塑机搭载GK Tool公司提供的模具技术,演示了这一既复杂又高效的工艺:热成型一个背衬箔,背部注射,压制,装饰,然后装配触摸传感器,所有这些操作,都在单一的注塑循环中完成。


从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图16)


在采用IMD Varioform工艺的卷到卷的加工过程中,实现了设计图案的转印,同时,触摸传感器通过一个3D插件被集成到部件后部。


在此加工中,一个半透明的装饰片材与一个功能性片材结合在一起,该功能性片材拥有一个位于成型部件内部的印制传感器结构。


这种poly TC传感器演示灯光开关和调光功能的触摸操作,以及对其后面LED光源的颜色设置。


该机器配备的自动化系统由位于德国纽伦堡的WITTMANN BATTENFELD Deutschland提供,它由带有C轴的威猛WX142机械手和安装在Y轴上的红外加热器(用于加热此应用中使用的连续片材)组成。


从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图17)


WX142机械手将带有传感器结构的功能片材放入模具中,接着拉出IMD VARIOFORM片材,将其加热后进行真空热成型。


在同一生产步骤中,两个片材得到涂覆成型。


在此应用中,可以通过触摸按钮而有选择性地选用传感器片材,这样,就能够注塑成型带有或不带有传感器片材的部件。


用于汽车行业的高科技片材IMD应用-在SmartPower系列注塑机上得到演示。


5. IMD与回收塑料技术


采用一部分回收材料制成的塑料部件,如何被赋予优质的外观?


今年K展,在Engel奥地利公司的展台上得到了演示:Kurz专利的IMD Varioform工艺,通过整合成形、注塑、装饰和压制操作,对含有回收材料的部件进行了高质量的装饰。


整个回收利用过程也得到了演示:来自废旧部件的回收塑料与新材料混合在一起,然后,一台Engel victory 1060/300注塑机采用IMD Varioform工艺,将该混合料加工成新的塑料装饰件。


从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图18)


该三维部件的生产表明,即使是复杂的形状,也能通过这种卷到卷的工艺而得到装饰。


从K展看:IMD模内装饰注塑技术发展趋势(图19)

该生产还有一个独特之处,即采用MuCell技术对这种混合了回收料的塑料进行发泡,从而令部件更轻,部件的设计得以简化,且生产出的最终部件没有凹痕。


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