表面划伤瞬间修复、多彩光亮外观、制造效率巨大提升,这是什么新技术?
今天分享一个行业首发的新材料工艺,它可能是一体化压铸之后,又一个颠覆性的车身制造技术。
1、背景
3月19日,我去了趟浙江嘉兴,参加由理想汽车、富维东阳、克劳斯玛菲联合主办,万隆模具、科思创、巴塞尔、Votteler 等供应链伙伴协办的【Colorform模内喷涂】零件首件下线仪式。(图1)
随着启动灯柱共同点亮,超大尺寸模内喷涂外饰零件成功下线,标志着理想汽车在模内喷涂创新技术领域取得重大突破,为汽车外饰高效、绿色、高品质制造树立新标杆。
2、技术简介
这个【Colorform模内喷涂】到底是啥?
模内喷涂技术是克劳斯玛菲的“注塑+模内涂覆一体化”一步法工艺,它是将热塑性塑料注塑成型与聚氨酯(PUR)涂层喷涂在模具内同步完成,实现基材与功能涂层一步法制造。简单理解,就是塑料零件的“肉”和“皮”是一套模具、两个动作,快速制造。(图2)
那传统的塑料件,比如汽车保险杠、后视镜是怎么做的呢?
传统塑料件,需要先成型、再喷漆。喷漆是注塑成型脱模后,通过离线多道工序完成表面喷涂、流平、固化等后处理。简单理解,就是“肉”先从模具出来,再喷漆(“皮”)干燥,速度慢、动作多、外观质量问题多。
3、技术优势
相对传统注塑再喷漆,Colorform模内喷涂的优势是什么?
1)生产效率大幅提升
Colorform 将注塑与涂装集成在同一生产周期内闭环完成,省去了脱模后前处理、多道喷涂、多次烘干、转运修补等冗长工序,工艺流程缩短 30% 以上,全自动化生产,成型即得成品,生产效率与良品率大幅提升。
传统喷漆注塑与涂装完全离线,需经过工件除油 / 打磨 / 活化、底漆 / 色漆 / 清漆多道喷涂、多次流平烘干、后处理抛光等工序,人工依赖度高,生产周期长,工序间转运易造成工件损伤,不良率高。
2)更加环保
Colorform 采用无溶剂反应型涂层体系,在密闭模腔内成型,无涂料飞散,VOC 排放较传统工艺降低 90% 以上。
传统喷漆多使用溶剂型涂料,喷涂过程涂料雾化飞散,利用率低,伴随大量 VOC、漆雾与废水排放,需配套高额的废气废水处理设备,环保风险与管控成本高。
3)外观品质好
Colorform 涂层厚度可控制在 0.1毫米级,模内均匀涂覆,无流挂、漏涂、色差问题;涂层与基材在模内形成物理结合,附着力强、高光泽、耐刮擦。
传统喷漆涂层厚度均匀性差,复杂结构件易出现喷涂死角,性能受人工操作、环境温湿度、涂料批次影响大,品质稳定性一般。
4)神奇的“易修复”
平常咱们的保险杠、侧包围等,如果被钥匙、石子这种尖锐物划伤,是非常难修复的。因为很容易突破漆膜(“皮”)、进入素材(“肉”)本体,这就需要补喷漆了。
而Colorform 涂层的划伤,我们用电吹风轻轻吹,或者热水冲、热毛巾敷,可以在几秒钟内快速修复,降低了维修的麻烦和费用(图4)。
这个底层技术原理,是高分子材料学知识了,这里不展开讲了。
4、理想的突破点在哪里
本次技术攻关聚焦“大尺寸”、“复杂特征”外饰件应用,而不是常规的小尺寸零件。
这也是全球首次正式下线生产大尺寸外饰模内喷涂零件!
为了交付好的产品,我们建立了几个方面的突破能力:
1)虚拟分析能力:PUR模流虚拟分析,当前国内尚无成熟体系,在开发过程中,团队通过SIGMASOFT、MOLDFLOW、MOLDEX3D三款软件交叉验证,开展多轮次深度评审,在反复博弈中锁定最优开模方案,并依据实际试模数据反向标定虚拟分析模型,使得虚拟模型不断优化完善,逐步建立起PUR涂层虚拟分析能力。
2)超大尺寸与复杂特征:成功开发长1.4米、宽1.2米外饰零件,集成连续台阶面、开孔、倒扣等典型结构,为国内已知最大尺寸、特征最齐全的模内喷涂外饰件。针对基材变形控制难题,历经4套模具方案、确定进胶与结构补强方案,实现PUR涂层膜厚公差控制在±0.1毫米范围内。
3)全场景封胶方案:梳理出外饰多种典型结构特征需求,针对性设计6种模具封胶方案,涵盖所有注塑外饰零件,为行业内最全、最先进封胶体系。
4)多基材、多色彩:国内首次完成PP基材模内喷涂开发,同步拓展PC、PC/ABS基材;联合开发团队完成5400片实验样板、21大类实验;落地透明、高亮黑、银色金属漆3种PUR颜色,拓展规模化应用边界和设计自由度。
5)规范标准化:制定了模内喷涂工艺零部件结构设计标准、适用于模内喷涂工艺的PP基材材料性能要求、模内喷涂零件表面质量评价标准、乘用车模内喷涂材料性能技术要求。
5、补充
1)生活中的塑料产品,大部分都是注塑出来的。那注塑界的“劳斯莱斯”是谁?
就是本次的主角之一——克劳斯玛菲,她1838年诞生于德国,已经快200岁了,现在是央企中国中化旗下子公司。
世界上第一台手摇式注塑机就是他们发明的,距今101年了。
2)其他参与方中,富维东阳是国内一线的外饰零件生产企业,科思创、巴赛尔、Votteler是全球著名的高分子材料企业,大家可以看到理想汽车的合作方都是非常有实力的企业,正是大家都非常专业,才能带来新技术的突破。
最后,大家在图3中找下我的签名?
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