Университет Касселя разработал технологию литья под давлением с компрессией

Репортаж от Wedoany，Немецкий Институт материаловедения (IfW) при Университете Касселя разработал автоматизированную производственную ячейку для двустороннего литья под давлением с компрессией функциональных пленок, что позволяет осуществлять крупномасштабное производство с коротким циклом. Литье под давлением с компрессией значительно снижает нагрузку от давления на пленочные вставки и уменьшает остаточные напряжения, что позволяет интегрировать чувствительные функциональные пленки, такие как электрохромные многослойные системы (ECD), в трехмерные формованные детали. Этот процесс также может использоваться для таких функциональных компонентов, как емкостные датчики, OLED и печатные схемы.

Исследователи нанесли слой ECD на гибкую поликарбонатную (PC) пленку, придав ей способность к трехмерному формованию, что может использоваться для шлемов с мгновенным затемнением или очковых линз. Для интеграции системы покрытия в трехмерные детали ECD был залит PC с обеих сторон методом литья под давлением. Производственная ячейка оснащена шестиосевым роботизированным манипулятором (модель: KR 16; производитель: KUKA), который с помощью захвата поднимает функциональную пленку и вставляет ее в пресс-форму для литья с компрессией конфигурации 1+1. Пресс-форма была разработана в сотрудничестве с компанией Polar-Form Werkzeugbau GmbH, а формование пленочной вставки осуществляется на двухкомпонентной литьевой машине (модель: Allrounder 470 S; производитель: Arburg). При этом процессе размер полости формы во время впрыска расплава превышает размер конечной детали, а давление выдержки равномерно распределяется за счет функции компрессии формы.

При сравнении оптического качества детали, полученные обычным литьем под давлением, имеют области с более сильным светопреломлением вблизи литника, а в поляризованном свете проявляются остаточные напряжения или молекулярная ориентация. В то время как литье под давлением с компрессией не имеет фазы выдержки и обеспечивает равномерное давление, что минимизирует остаточные напряжения. Данные показывают, что пиковое давление в полости формы при обычном литье составляет 301 бар, а при литье с компрессией — всего 88 бар, при этом температура обработки также ниже. Это критически важно для электрохромных систем, чувствительных к температуре и давлению.

Для адаптации к литью под давлением с компрессией команда IfW изменила структуру слоя ECD. Первоначально использовавшийся электродный слой из оксида индия-олова (ITO) обладал высокой хрупкостью, и при толщине слоя 280 мкм из-за разницы теплового расширения уже при 35°C возникали микротрещины, влияющие на разницу светопропускания. Исследователи заменили ITO на электропроводящий органический материал — вариант PEDOT:PSS, который, хотя и имеет немного меньшую электропроводность и светопропускание, способен выдерживать термомеханические требования, не образует трещин после заливки под давлением, а качество изменения цвета сопоставимо с ненагруженным состоянием. При напряжении 1 В светопропускание в осветленном состоянии достигает 62%, при -2,5 В в затемненном состоянии — 46%, эффективная площадь составляет 145 см².

Исследователи отмечают, что литье под давлением с компрессией особенно подходит для тонкостенных прозрачных изделий и обработки чувствительных функциональных пленок. Помимо ECD, его можно использовать для дисплеев, емкостных датчиков, светодиодов, OLED, проводников печатных плат и пьезоэлектрических сенсоров. Ключевым фактором является то, что разница теплового расширения между подложкой и функциональным слоем, а также деформация изгиба должны оставаться ниже порога возникновения трещин в наиболее хрупком слое. Кроме того, IfW участвует в проекте Немецкого научно-исследовательского общества (DFG), изучая влияние двусторонней герметизации на деградацию характеристик переключения ECD в процессе эксплуатации.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com