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德国弗赖堡大学发现一种注塑技术,可以改变玻璃的形状

2021-12-27 15:15 发布

注塑技术开创玻璃生产新时代

玻璃是人类古老的材料之一,生产于公元前3500年左右的埃及和美索不达米亚东部。其制造工艺同现在一样:在大约2000℃的温度下熔化二氧化硅或硅,然后使用各种技艺进行塑形。

现代玻璃制造技术可以批量生产某些形状的玻璃,但不能大批量生产现代生物医学所需的设计复杂的玻璃仪器

近日,一项发表于《科学》的研究报道了一种新的玻璃制造方法,该方法能使这种材料像塑料一般,让科学家注模出疫苗瓶、实验用的弯曲管道和其他复杂形状。

2017年,德国弗赖堡大学微系统工程师Frederik Kotz领导的研究小组开始着手研究复杂玻璃仪器难以批量生产的问题。他们改造了一台通常用来印刷塑料或金属的3D打印机以锻造玻璃。

研究人员将二氧化硅纳米颗粒与一种可以用紫外光固化的聚合物混合,制成了一种可印刷的粉末。在打印出想要的形状后,他们用紫外光固化该聚合物,使其保持形状。然后,研究人员将混合物放入烤箱中烧掉聚合物,并将二氧化硅颗粒熔合成连续的玻璃结构。这种方法奏效了,但制作的过程太慢,仍不能像塑料那样完全工业化生产。

现在,Kotz和同事将他们的方法扩展到注塑成型阶段(一种按吨批量生产玩具和汽车保险杠等塑料零件的工艺)。

研究人员再次从微小的二氧化硅颗粒开始,将二氧化硅与两种聚合物——聚乙二醇(PEG)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)混合。这种混合物产生了像牙膏一样黏稠的糊状物。研究小组将糊状物送入挤出机,压入圆盘或小齿轮等形状的预制模具中。

拿走模具,零件能保持形状但很脆弱。为使它们变硬,研究人员用水洗去PEG,然后分两个阶段烧制剩余的材料:一阶段在600℃下烧尽PVB,第二阶段在1300℃下将二氧化硅颗粒熔合。

“我们能够得到任意形状的高纯度二氧化硅玻璃。”Kotz说,这些玻璃部件具有商业电信设备和化学反应仪器所需的光学和化学特性。

然而,这种大规模生产玻璃零件的新方法仍然面临一个瓶颈:为了确保玻璃零件不会破裂,只能在数天内缓慢清洗掉PEG。如果能加快这一环节的速度,这一玻璃成型方法可能会被广泛使用。

注塑技术开创玻璃生产新时代


一种新方法可以将玻璃制作成复杂的齿轮形状。

玻璃是人类最古老的材料之一,最早生产于公元前3500年左右的埃及和美索不达米亚东部。其制造工艺同现在一样:在大约2000℃的温度下熔化二氧化硅或硅,然后使用各种技艺进行塑形。

现代玻璃制造技术可以批量生产某些形状的玻璃,但不能大批量生产现代生物医学所需的设计复杂的玻璃仪器。

近日,一项发表于《科学》的研究报道了一种新的玻璃制造方法,该方法能使这种材料像塑料一般,让科学家注模出疫苗瓶、实验用的弯曲管道和其他复杂形状。

2017年,德国弗赖堡大学微系统工程师Frederik Kotz领导的研究小组开始着手研究复杂玻璃仪器难以批量生产的问题。他们改造了一台通常用来印刷塑料或金属的3D打印机以锻造玻璃。

研究人员将二氧化硅纳米颗粒与一种可以用紫外光固化的聚合物混合,制成了一种可印刷的粉末。在打印出想要的形状后,他们用紫外光固化该聚合物,使其保持形状。然后,研究人员将混合物放入烤箱中烧掉聚合物,并将二氧化硅颗粒熔合成连续的玻璃结构。这种方法奏效了,但制作的过程太慢,仍不能像塑料那样完全工业化生产。

现在,Kotz和同事将他们的方法扩展到注塑成型阶段(一种按吨批量生产玩具和汽车保险杠等塑料零件的工艺)。

研究人员再次从微小的二氧化硅颗粒开始,将二氧化硅与两种聚合物——聚乙二醇(PEG)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)混合。这种混合物产生了像牙膏一样黏稠的糊状物。研究小组将糊状物送入挤出机,压入圆盘或小齿轮等形状的预制模具中。

拿走模具,零件能保持形状但很脆弱。为使它们变硬,研究人员用水洗去PEG,然后分两个阶段烧制剩余的材料:第一阶段在600℃下烧尽PVB,第二阶段在1300℃下将二氧化硅颗粒熔合。

“最终我们能够得到任意形状的高纯度二氧化硅玻璃。”Kotz说,这些玻璃部件具有商业电信设备和化学反应仪器所需的光学和化学特性。

然而,这种大规模生产玻璃零件的新方法仍然面临一个瓶颈:为了确保玻璃零件不会破裂,只能在数天内缓慢清洗掉PEG。如果能加快这一环节的速度,这一玻璃成型方法可能会被广泛使用。

3D玻璃巨头扛不住,原来这种注塑仿玻璃工艺在盛行

近期iPhone传言大砍订单,在销量层面,iPhone已经实现了对全球诸多目标用户群体的覆盖,几乎无力实现销量的继续大幅度增长。尽管iPhone带来的营收还在不断增加,但这几乎是iPhone平均售价增长的结果。另外中国智能手机销量下降,特别是3D玻璃机型销量并没有想象中的好;小编进行了一番调研,原来今年海外市场活跃,特别是印度市场。但是印度市场更多的是以塑胶外壳为主。印度市场中高端以仿玻璃为主。巨头砍单,那么玻璃龙头日子自然不好过。

塑胶外壳以注塑仿玻璃最为热门,下图为明智超精密科技PC仿玻璃塑胶外壳。据说PC注塑工艺最难的应力问题已经得到改善。

来源:明智超精密科技注塑压缩手机背盖


来源:明智超精密科技注塑压缩手机背盖

近期苹果公司产品坏消息不断,近日苹果承认其iPhone X系列手机确实存在严重硬件问题,并向用户发出了提醒(Warn)。苹果公司在其官方网站上消费者:Apple已确定,由于iPhone X显示屏模块上的某个组件可能会出现故障,因此部分iPhone X的显示屏可能会出现触控问题。受影响的设备可能会表现出以下症状:

显示屏或显示屏的一部分不响应或间歇响应触控操作,即使没有进行触控操作,显示屏也会作出反应。

实际上,这已经不是苹果第一次出现严重硬件问题了,作为通信设备的iPhone,还曾接二连三的在信号上跌过跟头。已经有开始使用新款iPhone的不少用户在社交媒体和苹果支持论坛上抱怨iPhone Xs/Xs Max的LTE和WiFi连接性能都很差。接连三代产品都在本该是最本分的信号上栽了跟头,再加上触控bug这一新问题,堪称是屋漏偏逢连夜雨,势必影响苹果多代产品的销售,使之减少供应链的零部件订单。

打破单一客户依赖及建设全产业链,是目前手机机构件生产巨头的重要产业布局。纵观手机结构件的发展,业界早已从2010年左右苹果主导的铝合金、玻璃后盖,走向了多元化材质解决方案,先后引入了陶瓷、复合板、注塑PC等技术路线。比亚迪等实力供应商,已完成陶瓷、玻璃、复合板、塑胶、CNC等的全产业链布局,提供多种高性价比、高自由度的打包解决方案,成为OPPO、vivo、华为、三星等的核心供应商。比亚迪电子在经历功能机全面颓败,大客户诺基亚订单锐减,机构件业务几近停滞的经验教训后,成功转型走向多元化客户、多元化技术服务路线,如今玻璃、陶瓷、塑胶、五金等业务全线开花,具备较高抗风险能力。

蓝思科技,也已在两年前,积极布局手机机构件全产业链,以打造一站式供应超市:

2016年蓝思收购东莞源暄塑胶有限公司、联胜(中国)科技有限公司,打造东莞市塘厦镇金属结构件研发与制造的基地,并获得源暄塑胶的注塑加工能力。

蓝思科技控股深圳市梦之坊通信产品有限公司,快速切入金属外观装饰件、金属结构件、铝锌合金压铸件的金属加工领域。

注塑仿玻璃工艺在进一步发展成熟中,其核心技术压缩注塑模具,曾经的注塑机构件大厂都具备开发能力,且保有的精密电动注塑机在附加顶杆机构及控制软体改装后,能满足注塑压缩的生产需求。这一次,传统注塑大厂,不需再引入新设备,即可受益5G时代手机塑胶背盖的市场红利,在智能手机市场找回足足丢失10年的话语权!

图畅销印度的OPPO realme(注塑仿玻璃技术)

据悉比亚迪、联懋、捷荣、三景、景丰、明智、惠科、硕贝德、通达等厂家都在积极投入注塑压缩手机背盖的研发生产中。

图OPPO K1(IMT注塑仿玻璃技术)


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