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富強鑫多組分成型技術35週年專題報導–多組分射出成型技術在中國的發展與應用之路Ⅱ

前情提要:富強鑫多組分成型技術35週年專題報導–多組分射出成型技術在中國的發展與應用之路Ⅰ

二、雙色機的精密化發展

油電混合式雙色機
2001年8月,富強鑫首次推出AE系列油電式高速機,「油電式」射出機,顧名思義結合油壓及電氣兩種結構,一方面具有全電式定位精準及節省能源的特性,一方面保有油壓結構高推力的特性。換言之,油電式射出機以低於全電機的成本,卻能有效改善傳統油壓式耗能源及精度不佳的問題,且大幅降低污染性及噪音問題。

為了達成持續高速且精密射出的目的,該機型鎖模單元採用高剛性結構及德國高應答伺服閥之全閉迴路控制,閉模力控制精度±0.5%。射出速度誤差±0.1%,射出定位精度0.05mm,時間控制精度0.01秒,成品重量誤差0.1%以內,整體射出精度及穩定性與全電式機型並駕齊驅,可運用於生產超薄件及微細複雜的精密成品。

本機型並具備多段射出壓縮功能,獨立控制各段位置及速度,並且可與射出動作搭配壓縮起點與終點,可適應多種不同之射壓模具之需求,由於本機採用油電複合結構,因此可同步進行加料、蓄壓、開關模及頂出之複合動作,大幅縮短成型週期時間。基本上,富強鑫AE系列的推出使高端射出技術行業邁向新的發展歷程。

隨後富強鑫將此技術運用於雙色機,並於同年推出「高速閉迴路油電式雙色機」(HB-250Y),該機種以電動伺服馬達驅動螺桿進料並配有蓄壓器高速射出裝置,形成油電複合的多迴路系統,其射出閉迴路控制、射出壓縮功能(多段低壓射出)及高達500mm/sec的射出速度,均為當時極為先進的設計。兩組射出單元均採用德製高應答閉迴路伺服閥,射速分別達到600mm/sec及400mm/sec,射出應答時間25ms,加上採用全閉迴路伺服控制,同時兼具精準進料、節省能源、高速射出及縮短成型時間之優勢,更是國內首創採用油電複合結構之雙色射出機。

實際用於生產一模四穴、兩組上下蓋,並一次成型的薄型光碟盒(CD CASE),再搭配伺服機械手及自動組合堆疊裝置,成型週期僅7秒,展現高速及高自動化生產能力,不但突破傳統三片式光碟盒生產線需人工組裝的瓶頸,更藉由產品及模具的改良,以一部射出機即可完成兩部機台的工作,不但提昇生產效率與品質,更節省投資成本。

該機種所具備的伺服電動加料結構、射出閉迴路控制、射出壓縮功能(多段低壓射出)及高達500mm/sec的射出速度,均為當時極為先進的設計。鎖模單元亦採用全新高剛性結構及德國高應答閉迴路伺服閥,模板平行度誤差0.05mm以下,開關模位置控制精度±0.1mm,兩組射出單元均採用德製高應答閉迴路伺服閥,射速分別達到600mm/sec及400mm/sec,射出應答時間25ms,射出位置精度±0.1mm,壓力控制精度±0.5%,時間控制精度0.01秒,成品重量誤差0.1%以內。

本機型同樣具備多段射出壓縮功能,射出壓縮段精度0.01mm。本機型首創國產雙色機採用全閉迴路系統加上高速射出,並具備單色、雙色、同質、異質及多層射出之功能,使雙色機不僅提供縮短製程、提升產能、降低成本之效益,更邁向高精度、高品質、多機能雙色成型之領域。

該機種因此獲得2001年台北國際橡塑膠工業展的「塑橡膠機械研發創新產品競賽」之「優等獎」及2002年的「台灣精品獎」。然而,電動式螺桿進料結構(Electric Screw Drive, ESD)在當時歐美各國的射出機上已非常普遍,但在國產射出機仍無相關應用。所以,此款高速精密型雙色機的問世,使富強鑫再度改寫國產雙色機的技術發展,並被譽為中國地區高階精密成型技術之先驅。(資料來源:中國塑料加工專用設備行業研究報告)


圖:HB-250Y榮獲台北展研發創新競賽優等獎-2001

除了射出單元的精密化之外,轉動結構的不斷優化精進也是雙色機的重要發展,不論是轉盤或轉軸,從最早的齒條結構,到油壓馬達驅動,再到伺服電動驅動,轉動速度及精度均有大幅度的提升。2005年,寧波富強鑫接獲德國電子業者CE規格雙色機訂單,這是寧波富強鑫首次銷往歐洲的雙色機訂單,一方面顯示富強鑫雙色機知名度已獲國外客戶認可,一方面也顯示富強鑫產製的雙色機已符合歐洲安全規範,達到國際技術水平,開啟國產雙色機外銷歐美之路。目前富強鑫雙色機已全系列通過CE認證,為富強鑫雙色機拓展歐洲市場提供有利條件。

2006年起,伺服節能機種開始大行其道,2007年富強鑫推出伺服節能雙色機,開啟多組分射出機的高精節能之路。2014年,為了滿足雙色模具新的技術要求,以及客戶對雙色機的更高性能指標,富強鑫推出FB系列的二代雙色機,將400噸以下的小型雙色機規格進行全面升級、優化結構剛性及轉盤運動性能,增加更多注射單元選項。此一舉措,不但順利協助客戶的產品技術升級,也確保了富強鑫雙色機的持續領先優勢。




三、雙色機的專業化發展

1.雙色機在文具用品的應用
一般而言,雙色機具有行業專用性,客製化程度較高,與通用型的單色射出機有明顯不同。2001年12月富強鑫寧波廠成立,當時中國大陸地區普通型射出機已經趨向飽和,因此,寧波富強鑫建廠之初即以特種射出機為主要發展方向。當時中國市場上已經有製筆專用雙色機,但是經過富強鑫的考察與驗證,發現該機器仍有許多可以改進之處。

2003年6月,寧波富強鑫推出「製筆專用雙色機」(FB-200R),更寬大的容模空間、更快速精準的轉盤定位、可移動的中心距,更短的成型週期,更高的產品良率,這些特性使得FB-200R推出市場後大受好評。最初是溫州的製筆龍頭企業採用富強鑫雙色機,隨後寧波、上海等地的製筆企業也競相採購,最終整個中國製筆業前五大公司均採用富強鑫的雙色機,從此打響富強鑫雙色機在大陸市場的知名度。該機種不但促進了中國製筆行業產品價值的升級,更掀起大陸射出機同行積極投入雙色機開發的熱潮。


圖:FB-200R第二代製筆專用雙色機-2014年


2.雙色機在手機行業的應用
2000年起,全球手機行業蓬勃發展,手機的需求量每年呈倍數增長,在整個手機的生產過程中,除了各式各樣的電子元件外,手機的機構如外殼、按鍵、連接器等的生產,也需要高精密機械配合,才能生產高品質的產品。有鑑於這樣的需求,繼製筆行業之後,富強鑫於2004年針對手機行業推出了FB-140R 雙色按鍵專用機。

該機種在射出單元的效率及精度上有所提升,推出後不但有國內客戶採用,更受到韓國手機廠的大量訂購,在2004年的銷售實績上,創下單一地區單一機種銷售近50台的佳績,即使到了2018年,仍有韓國客戶持續採購雙色按鍵專用機。該機種的長期熱銷再次證明富強鑫雙色機不但符合客戶的需求,也能為顧客創造更高的利潤。

圖:FB-140R手機按鍵專用雙色機-2004

圖:電子業客戶批量採購富強鑫雙色機


3.雙色機在汽配行業的應用
2006年以後,雙色機的應用擴大至汽配行業(車燈及內外飾),富強鑫1000噸以上機種基本上就是以車燈業為主要應用客群,在常州、蘇州、台州、昆山、上海、蕪湖、保定、瀋陽、重慶、廣西、青島等地的車燈業均有富強鑫大型雙色機的銷售,隨後又將大型雙色機運用於大型內外飾件。


圖:三色車尾燈

富強鑫大型雙色機更著重於轉盤承重、轉盤定位精度、射出單元的塑化性之設計,並推動中國車燈業多色成型技術及多組分內外飾產品的快速發展。此外,從2015年起,富強鑫大型多工位三色機的開發與應用,解決中國汽配業複雜多色工藝技術的難關,使中國汽配業多組分成型技術達到了國際先進水平。


圖:FB-1420R車燈專雙色機-2008年


在汽配行業領域中,空調管道閥門系統所需具備的密封性能,對多組分成型技術也產生很高的需求。因此,富強鑫於2009 年推出斜背式射出結構的雙色機(FB-350)。由於射出單元採用上下緊湊型配置,適用於兩組射出重量差異較大的產品,更適合產品四周須帶有密封件的汽車部件。

此外,該機型所具備的斜背結構,同時可以生產單色產品、擴大使用範圍,成為單雙色兩用機,為客戶創造更大的效益。而此機種採用的W型斜背射出結構,在歐美射出機較為常見,許多原本必須採用進口雙色機才能生產的模具,便逐步改用富強鑫W型的雙色機,自此開啟另一條富強鑫雙色機替代進口機之路。

圖:FB-350緊湊型斜背式雙色機-2009年

4.雙色機在化妝品業的應用
在富強鑫各個型號的雙色機中,FB-260R是最暢銷的機種,可謂是富強鑫雙色機的「經典款」。該機種有一大部分應用於化妝品行業,包括口紅管、面霜盒、眉筆、刮鬍刀、除毛器、臉部按摩器等。該機種於2004年導入寧波富強鑫量產,機種定位在高性能應用,特別適合精度高、外觀要求也高的化妝品容器。

經多年市場實績證明,富強鑫雙色機性能穩定、產品良率高,較高的射出速度,使產品表面具有優異的品質,對於厚件且高透明產品亦可達到低速穩定性。由於口碑良好,台灣、日本、法國許多大型化妝品企業均採用了富強鑫之雙色機進行生產,2014年富強鑫將該機種進行二代升級,續寫經典雙色機傳奇之路。

圖:FB系列-富強鑫經典長銷型雙色機

5.雙色機在筆記型電腦的應用
2008年,蘋果公司推出了世界上最薄、最輕的筆記型電腦(MacBook Air),2010年蘋果公司推出的iPad則掀起平板電腦的熱潮。2012年起,中國的薄型筆記型電腦及平板電腦逐漸興起與普及化,而薄型筆記型電腦及平板電腦所具備的特性,必須對固定件和密封件進行整合設計,以達到輕量化、薄型化以及提升組裝效率的目的,因此須採用雙色射出工藝進行生產,但電子產品部件精密、結構複雜、高品質的外觀特性,對雙色機產生更高的要求。


圖:FB-700R筆記型電腦專用雙色機-2014年


有鑑於此,2014年富強鑫推出薄型筆記型電腦專用高精度雙色機FB-700R及FB-850R。此款中型高精度雙色機在轉盤速度、定位精度、合模精度、射出速度等方面均有大幅度的提升,特別適用於薄型、高流長比、結構精細複雜的電子類產品,此機種推出後即獲得相關客戶的大量採購,同時開拓中型國產雙色機新的應用領域。

圖:客戶批量採購富強鑫大型雙色機生產筆記型電腦

6.雙色機在醫療產品的應用
前面提及富強鑫雙色機經典款FB-260R,除了化妝品行業的應用之外,在醫療器材也有許多應用案例,包括具備光阻隔特性的雙層注射器、呼吸面罩、醫療用包裝蓋等。在射出成型領域裡,醫療器材產品之應用佔有一定的比例,但是將雙色成型工藝應用在醫療產品,必須考慮潔淨室空間、高度、生產區域潔淨度、熱源排放控制、廢品率控制等因素。
為了滿足上述特殊需求,富強鑫對此進行改良,推出醫療產品專用雙色機,並陸續獲得國內外醫療器材公司的採用。(註:2019年5月廣州Chinaplas期間,富強鑫將展出多模穴雙色輸液蓋成型系統,歡迎蒞臨參觀,攤位:3.1館F21)
圖:醫療用品-針筒與輸液蓋

在醫療器材雙色成型工藝中,軟硬膠的結合是技術重點,對雙色機射出單元的定位精度、夾模單元的剛性,皆有更高的要求,尤其是多模穴產品的生產,些許的偏差都可能導致不良品的產生,其中最能體現此項技術難度的產品,就是多模穴三色牙刷柄的生產。2012年富強鑫結合相關模具業者,推出牙刷專用三色機FB-550R,並獲得國際牙刷大廠的採用。
圖:三色牙刷柄

2016年富強鑫再次推出升級版牙刷專用機FB-600T(包含雙色及三色),其中FB-600T雙色機,以1台雙色機取代客戶原本的9台單色機(二次成型工藝),不僅節省一半的空間、減少操作人力(三班由24人降為3人),更重要的是良率(由95%提升至99%)與效率的提升。而FB-600T三色機再次擔負起「進口替代」的重任,結合高精度模具及自動化周邊,取代了客戶原本使用的進口三色機,以超高的性價比為客戶創造更高的利潤,許多客戶把富強鑫多色機比喻為「金雞母」。這也是富強鑫雙色機的使命:「持續促進國產多組分射出機技術發展,成為進口機最佳替代品牌,為客戶創造更高的效益」。

2018年12月,寧波富強鑫FB-600T三色機(多模穴三色牙刷柄專用機)入選中國機械工業聯合會舉辦的「改革開放40週年-機械工業傑出產品」,富強鑫多組分射出機的實力再次獲得肯定。(註:2019年5月廣州Chinaplas期間,富強鑫將展出三色牙刷柄成型系統,歡迎蒞臨參觀,攤位:3.1館F21)

 
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