利用Citi立方模技术生产三组分部件，直击包装应用

用功能集成代替下游组装：模具制造商Foboha在K 2022展会上展示了一项先进的专利模具技术，该技术可能会在未来数年内改变一次性饮料容器市场。该公司对目前的试点项目守口如瓶。本文对Citi核心技术进行了介绍，其特点是一个集成了旋转模芯的立方模。新工艺节省了生产空间、能源消耗和周期时间。

Citi是Cube Inclusive Turning Inserts（集成旋转模芯的立方模）的缩写，它是一项特别适合双组分工件的专利技术。生产这种工件时，基体两侧都需要第二种材料，例如：牙刷手柄上的软性成分。

在这种情况下，针对三组分部件，首先注射生产一个聚丙烯（PP）框架，然后在预成形件的两侧封上TPE 密封条（TPE）以及生成聚甲醛（POM）移动元件。

圆形Citi模具元件的分度盘彼此互锁并能够垂直旋转。整个立方模随后进行水平旋转 © Foboha

这一概念在如今是可行的，但是多台注塑机和自动化的成本远高于将全部功能直接集成到一个模具中。Citi技术节省了产品成本、占地面积、能源消耗和组装时间。其组装时间比注塑成型后进行下游组装缩短了30%左右。

立方模四个面同时加工

多重旋转模具技术由长期担任Foboha公司总经理的Rainer Armbruster开发并在阿博格Allrounder Cube 1800注塑机上运行。立方模的每一面（600 x 600 x 696mm）都上下排列着两个圆形Citi元件，其分度盘彼此互锁，每个分度盘有八个模腔。

三组分部件：首先，绿色框架由PP制成。然后在预成形件的两侧封上蓝色的TPE 密封条。

最后，注射生产出黑色的POM拉杆。它通过销套原理固定在框架上但仍可移动 © Foboha

该工艺的效率令人满意：在动模侧，PP被注入到两个圆形Citi元件各自的上排模腔中，形成八个框架作为预成型部件。然后，立方模水平旋转90°，使模具带有预成型部件的一面朝外。接着，两个Citi元件绕着自身的轴垂直旋转180°，使PP框架位于下排模腔中。

模具下一次打开时，立方模再次旋转90°，框架位于机器的定模侧。随后进行第二组分和第三组分的注射——首先是在框架两侧注射TPE密封条。TPE熔体通过一个孔隙到达框架的背面，然后快速注射POM，形成第二组分的拉杆，它利用销套原理与框架连接，但必须保持可移动才能发挥功能。流动性能够保持是由于冷旋转技术阻止了PP框架和POM功能元件的连接。

注塑机内部一览：在K展上，阿博格Allrounder Cube 1800展示了同步进行的模具填充、冷却和取件© Foboha

TPE和POM注射并冷却后，模具再次打开，然后立方模旋转90°至最终位置。机器人取走成品部件，然后末端工具将拉杆（始终朝上）折叠平放在框架上，完成组装。

适合狭窄空间的紧凑型热流道

由于整个产品尺寸仅为数厘米，用于定模侧连接的空间非常有限，因此为热流道带来了挑战。来自项目合作伙伴和Foboha姐妹公司Thermoplay的团队成员为Citi技术开发了一个紧凑型热流道概念，它总共可以容纳16个并排放置的喷嘴，喷嘴直径为18mm，长度约为200mm。

全方位旋转和翻转：垂直旋转模芯是Citi技术的特色之一 © Foboha

熔体被送入三个流动通道位，这意味着TPE喷嘴通过较高的POM分流道位浸入。分流道由四个扩散焊接板组成，它们带有铣削流动通道，可提供平滑的弯曲挠度和低剪切速率。流动通道根据它们的直径和形状设计，以尽可能缩短少量POM和TPE的停留时间并保持低压降。POM是一种具有挑战性的易降解材料，因此该设计确保了三种材料极佳的平衡行为。流变优化还考虑到了可能包含48 + 48 + 48个模腔的系列模具之间的平衡。

均匀的温度分布由经过有限元法完善的喷嘴头（支承环）提供支持，它能够最大限度地减少与模具的接触点。

因此，向模具传递热量造成的能量损失可减少50%，这也是节能探讨过程中一个强有力的论点。支承环的另一个独特功能是防漏，它可以防止包覆成型最糟糕的情况下被留在喷嘴里而导致漏入模具。

为了使这项技术发挥作用，工程师必须对其他要素进行优化，例如：Citi元件的扭矩。由于它发生在模具外部的自由工位而不在机器轴线的方向，因此一个单独的自适应驱动单元被设计了出来，目前正在申请专利。然后，带有齿轮传动装置的伺服电机与Citi元件的小齿轮啮合并使它们开始运动。

用于在线质量保证的高速摄像头

由两个具有图像匹配功能的高速摄像头组成的视觉系统被用于确保系统完全自主的生产操作。在模具首次旋转90°后，视觉检查在动模侧的第一个注射工位进行。当模腔填充得到确认，下一个生产步骤将启动。如果摄像头显示警报，注塑机将自动停止以避免损坏模具。

取走部件时，机器人将每个成型部件上的黑色拉杆向下翻转 © Foboha

不含热流道的模具由数百个单独的零件组成，其中大部分零件的制造必须在尽可能小的公差范围内（4-6μm），并且由于尺寸精确，因此可以100%互换。

尤其适合包装应用

8 + 8 + 8腔模具（即八腔和三组分）被用于Foboha的试点项目，接下来是多达48腔的模具。在K展上，Citi在阿博格展位上运行，项目组通过不断的操作积累知识，这有助于进一步优化。该计划旨在生产一个试点系列供客户来考察市场机会并获取项目。

Citi技术利用了立方模在水平面上的旋转，然后在立方模上进行垂直旋转。立方模两侧的同步注射操作、第三面取件以及模内组装都进一步提高了典型的立方模应用的效率原则，节省了生产空间、能源消耗、周期时间和组装时间。

Foboha公司的Citi项目还为其他公司提供了新的可能性。巴恩斯（Barnes）公司的注塑成型解决方案（Molding Solutions）事业部计划将其用于未来的产品开发。其重心将放在均匀的壁温、更快的周期时间和良好的浇口质量上，尤其针对包装应用。

来源：荣格-《国际塑料商情》

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