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--热烈祝贺我会联办的科普活动被中国科协评为--优秀科普活动
12月21日,中国科学技术协会办公厅印发《关于对2020年全国科普日有关组织单位和活动予以表扬的通知》(科协办函普字【2020】158号), 、南京工程学会和江苏省学会服务中心联办的“2020年全国科普日暨第一届‘天印筑梦·科普智行’”活动,被评为优秀科普活动。
瓶盖是食品药品包装中的重要一环,也是消费者最先与产品接触的地方,而瓶盖具有保持产品密封性与稳定品质的特性,以及有防盗开启及安全性方面的功能,被广泛应用在有内容物的瓶装产品上,所以瓶盖为食品、饮料、药品、酒、制药业的上游产业,是塑料瓶容器包装的重要零部件。瓶盖产品市场需求稳定,并且呈现出逐年上升的趋势;塑料瓶盖质量稳定,市场占比也逐渐提升。
精致、个性、独特造型,注塑瓶盖何去何从?
瓶盖的发展早期是使用软木材质,旋铁盖等。至今续开发出铝质的长颈铝盖、碳酸饮料铝盖、热充填铝盖、注射液铝盖、药盖、塑胶瓶盖等产品。铝盖虽有部份被塑盖取代,但主要应用于酒及机能性饮料,需求稳定成长,而爪盖的需求比则变动大,塑料盖的需求稳中有升。由于瓶盖为包装工业的重要一环,下游消费市场的需求变化将直接影响到对瓶盖的市场需求。
在产品质量与外形要求日益严苛的当下,小如瓶盖也要做到精致、美观、独树一帜,这势必对瓶盖的生产技术造成冲击,如何在保障质量的同时提高生产效率,成为瓶盖模具制造的技术难题。
瓶盖有两种制作工艺,分别为:注塑成型与压铸成型。注塑盖生产工艺的流程为:吸料机将混合好的材料吸入注塑机炮筒,在炮筒内加热到熔融塑化状态后,注射到模具型腔中,在型腔中冷却定型、脱模、再经过切环加垫,完成注塑生产。而压塑盖工艺流程为:吸料机将混合好的材料吸入注塑机炮筒,在炮筒内加热到半熔融塑化状态后,定量挤出到模具型腔内,上下模具合模,压塑并冷却定型、脱模,再经过切环加垫,最终完成注塑生产。
从瓶盖的的两种制作工艺中我们不难看出,其中都存在最重要的一环——冷却定型。产品成型离不开冷却成型,因此冷却水路系统是瓶盖产品制作的关键所在。
而冷却水路是模具的重要组成部分。瓶盖质量好坏、速度快慢,大多取决于冷却水路。
传统制模中,冷却水路一般采用CNC加工方式(如图1)。冷却水路只能通过铣床钻孔的方式加工产生内部水路网络,并通过内置止水栓和外置堵头的方式来调整水路流向。这样就导致水路布置有很大的局限性,水路只能为圆柱形直孔,无法百转环绕于模具内腔之中。当遇见形状复杂的模具产品时,传统水路无法完全贴近注塑件表面,冷却效率低且冷却不均匀,导致注塑周期长、产品变形量大。
在最开始生产饮料等塑胶盖与爪盖时,传统水路还是能够胜任的,但随着产品包装造型越发复杂,瓶盖的形状也越来越独特,形体凹凸不平,导致传统水路的冷却作用捉襟见肘。
新征程:3D打印获取创新的契机
但随着3D打印技术的发展,特别是金属3D打印(SLM,选择性激光烧结)技术发展至今已经相当成熟,SLM技术现在已广泛应用于航空航天、医疗制造业中。在航空航天领域,GE用验证机对35%的3D打印零部件进行了验证、C919对3D打印件进行了大规模使用。
而瓶盖模具技术,也因为3D打印迎来了新生。3D打印技术又称为增材制造,是一种采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术,相对于传统的材料去除——削切加工技术,增材制造是一种“从无到有”的制造方式。
针对化妆品瓶盖造型,通过这种逐层累加的3D打印技术,可以制造出一种无所不能的冷却水路——随形水路(如图2),它可根据产品轮廓的变化而变化,到达模腔任何地方,模具内部将无任何冷却盲点。
运用这种水路,它可以使瓶盖加快冷却速度,缩短产品的成型周期,此外,它还可冷却均衡,减少产品缺陷,提高产品良率。
然而这种技术的革新,真的能给企业带来如此优势吗?很多人保持着观望态度。2007年成立于上海的上海毅速激光科技有限公司(以下简称:毅速)是一家3D打印应用技术开发与服务的科技公司,毅速致力于注塑模具前沿技术的研究与开发,并率先对这种技术做出了研究。