一种用于注塑成型带微柱三维部件的软模具工艺链

该方法有助于解决制造领域中的关键问题，例如如何缩短试生产过程中的加工时间和降低成本。该技术的主要优势在于，得益于增材制造技术，可在复杂零件的表面实现微细结构。增材制造部分将由高级研究员 David Bue Pedersen 博士以及博士研究生 Federico 演示，技术员 Michael 将负责注塑成型部分。

首先，使用计算机辅助设计软件设计嵌件。以下是用于制造具有四个齿的环形模具的可动侧和注塑侧的示意图。齿的夹角为60度。

制造公差为0.05毫米。接下来，准备用于光聚合的树脂。将树脂组分在混合装置中充分混合30分钟。

进行制造时，选择一种光聚合设备。检查构建平台，并确保设备已正确设置以执行制造步骤。导入设计文件，并以设备最高的垂直分辨率运行构建过程。

制备完成后，将打印的插件取出来进行清洗。将其置于异丙醇中，使用超声波清洗机清洗三次，每次三分钟。待溶剂在室温下挥发后，将插件放入室温干燥器中。

回收插入片段，并用紫外手电筒照射两次以进行消除。完成后，移除插入片段。这是此时插入片段的一个示例。

为评估这些参数，使用激光扫描数字显微镜。在动模侧镶件和注塑侧靠近浇口的位置，测量四个孔的直径和深度。此外，在远离浇口的位置对另外四个孔进行相同测量。

这些显微镜图像展示了此阶段可移动侧嵌件和注塑侧嵌件的示例。扫描电镜（SEM）图像展示了表面质量。使用常规注塑成型机进行操作。

确保已安装显微注射模块。然后，使用插入件和模具板。接着，将聚乙烯颗粒装入料斗中。

在控制面板上设置机器参数，并为待脱模部件预留冷却时间。在第一至第五个阶段加热螺杆。当熔体温度达到175摄氏度时，开始精确注塑成型。

型腔填满后，保持300 bar的保压压力5秒。接着打开模具，使顶出销将制品推出。

这是使用本方案制备的注塑部件示例。共执行了100个循环。要评估注塑件，请返回激光扫描数字显微镜。

表面形成柱状结构。在距离浇口不同距离的两个区域，测量沿追踪线分布的柱状结构的直径和高度。此图为通过增材制造制备的嵌件表面的扫描电子显微镜图像。

作为对比，以下是通过注塑成型工艺制备的聚乙烯部件的扫描电镜图像。嵌件上孔的标称尺寸为直径200微米，深度200微米。此图为柱状结构高度与孔深度的比值对比，该比值称为柱状结构高度复制度。

批次按生产顺序每10个分为一组，共生产了100个零件。数值来自每组中随机选取的一个样本。不同颜色的条形代表镶件上不同的位置。

这是支柱直径复制程度的类似图示。支柱直径与孔径之比。这些图表表明，在100个循环过程中，每个位置的工艺均保持稳定。

零件上孔的尺寸在注塑成型后保持不变，这支持了上述结论。该技术为从事制造和聚合物加工的研究人员探索软模具工艺铺平了道路。它使得在满足工业需求的新型生产平台上，在自由曲面表面创建微细结构成为可能。