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2018

Products

2018.10.31

金属色调的 DURACON® POM 汽车部件的开发

『上海与富士 TSC 携手致力金属色调车门门扣和把手开发』

1.材料的推广促销

2010年末,我公司把 DURACON® POM 金属色调的着色品推荐给了上海负责汽车设计开发的泛亚汽车技术中心(PATAC)。虽然单从材料费用而言,POM 比 PC/ABS 要高,但是采用金属色调的 POM 不仅可以省去电泳 / 电镀涂装的流程,还能够大幅提升产品的良品率。以普通的计算为例,把由于涂装斑点、附着物等引起的产品不合格率估算为 20%,这时将会产生 1.25 倍的材料、成型、涂装的费用。在这种情况下,即便单个材料成本提高到原来的 2 倍,总费用也有可能减少 30%。

2.实样的测评挑战

由于可以大幅度降低生产成本,PATAC 给予了我公司进行实样测评的机会。我们开始着手取得用于强度测试等评估的样品。虽然曾考虑借用加工成型公司的模具进行试成型,但却未能得到正在量产中的 PC/ABS 成型模具的使用许可。宝理工程塑料贸易(上海)分析了市场上流通的汽车把手的形状,并决定自行制作样品测评的模具。在初期测试中,由于浇口位置、形状与 PC/ABS 成型模具相同,POM 样品存在明显的流纹、凹痕的问题。我们认定 POM 产品不符合顾客的评估规格,之后通过采取浇口位置变更、减重孔、R变更等对策终于得到了良好外观的金属色调的 POM 成型品。在此过程中,中国技术方案中心(C-TSC)职员在使用Moldflow 进行填充模式确认、成型条件优化的过程中,掌握了众多关于不良外观的对策。
连同日本技术方案中心(J-TSC)的结构分析结果,我公司立即对样品进行了与流通品同样的测试评估。由于 POM 样品是根据 PC/ABS 的机械性能进行设计的,不出所料,不论是结构分析还是实际测评,POM 成型品都表现出了良好的强度与耐久性。测试结果还表明,在以 POM 为产品设计的前提下,产品还有可能更进一步得到轻量化。

图1:实件测试用样品的浇口设计例
※充模从蓝色的部分开始往红色的部分进行(通过调整浇口位置和减重孔设计使得融合痕 ( 树脂的汇合部 ) 不出现在表面)

3.产品新形状的探讨

在获得 DURACON POM 金属色调部件开发的基本信心后,2012 年末开始致力于与实际采用车种的组装。在 PATAC提供的表面形状基础上,我公司研讨了背面与中间加强筋形状、浇口位置。重要的是我们既要保证必要的强度,还要防止表面出现熔合线与凹痕等外观问题。C-TSC 与 J-TSC 分工合作,比较容易地完成了能够保证强度的加强筋设计。然而,以设计构想优先的表面曲线的修正却不尽人意,在填充模式的流动分析上费尽了周折。我公司提议不仅要在浇口位置设计上下工夫,还要考虑通过增厚表面使熔合线产生在背面的对策,并再次与 PATAC 进行了最终形状的商讨。

图2:实件测试用样品的结构分析例
※黄色部位就是源于开关动作承受应力的地方(已确认可以耐 45,000 回以上的重复操作)

4.量产形状的样品制作

为了在 PC/ABS 与 POM 之间进行最终的抉择,我们需要准备实际注塑成型的门扣和把手。产品不仅要有足够的机械性能还要有良好的外观,从而保证能够立即投入到生产中。我们决意在中国国内制造门扣和把手的 2 腔模具。虽然是通过与有着丰富的制造车门把手模具的制造公司合作,获得了试制样件,熔合线也与预想一致出现在了样品的背面,然而产品的一部分却出现了由流痕导致的黑色印痕。为解决这一问题,我们一边反复的进行成型测试,一边改善部分 R 形状与模腔的表面粗糙度,终于获得了可以对外提供的样品。

5.对成型加工的量产支援

PATAC 认可了金属色调 POM 的成型品外观,准备在预定车型的相关部分品上采用 POM。成型加工公司向我公司发出了对量产模具制造以及成型条件优化的支援请求。当时面临的最大困难是消除由流痕导致的黑色印痕。虽然 C-TSC拥有的高性能电动注塑成型机能够进行微速调整并能保证再现性,然而在量产所使用的旧式油压注塑成型机上却常常会发生外观不良。因此,再三对模腔粗糙度进行了微调,最终确立了具备良好再现性的成型条件。在不断的重复模具修正与试成型之后,最终于 2013 年初夏获得投入量产的基本保障。

6.金属色调 POM 的优缺点

POM 的金属色调着色品有着远优于 PC/ABS 的短期、长期机械性能。采用一般的注塑机即可成型,无需使用特殊的料粒干燥机、模具温控机等周边设备。然而,由于含有 Al 颜料,容易出现流痕、熔合线是其缺点。流痕问题可通过升高模具温度(100℃以上)和降低注射速度等对策得到改善。但是,熔合线却无法通过改变成型条件而得到改善。在开发的初期阶段,需要与顾客在浇口位置及产品形状上进行足够的商讨。此外,产品的表面光泽会因为模具的表面粗糙度而发生很大的变化,金属色调的色泽感觉也会有很大不同。因此,在模具的表面处理及设计规格上也需要进行详细的商讨。也就是说,金属色调 POM 部件可谓是需要包括从产品设计到模具设计,再到成型条件的优化等多方面的技术支援的产品。不过,通过本次两个产品的开发与实践,C-TSC 和 J-TSC 的技术水平得到了大幅提升。我们期待着开拓新的有着更严格外观要求的产品。

■ DURACON® 是宝理塑料株式会社在日本及其他国家拥有的注册商标。