用於光學和結構PC零件的聚碳酸酯注塑成型

Fecision對聚碳酸酯注塑件的公差要求為何?
我們的生產用PC模具經過精密加工。 ±0.01毫米 採用慢速線切割電火花加工技術對型腔尺寸進行加工。光學級型腔達到 S136 鏡面拋光效果,表面粗糙度 Ra ≤ 0.012 µm。模具運行 500,000+ 次循環 首次表面修復前,根據零件面積,夾緊力範圍為 80-350 噸。

ISO 9001:2015

ISO 13485:2016

AS 9100認證

DFM審查

聚碳酸酯注塑成型材料
聚碳酸酯注塑成型服務
±0.01mm
通過腔體公差
慢絲電火花加工
500k+
模具壽命週期開始
首次路面翻新事件
≥88%
透光率——
光學級PC
25
標準工具負責人
從DFM批准到獲得時間
材料概述

工程師為何指定
適用於高要求的聚碳酸酯
注塑零件

聚碳酸酯的Izod缺口衝擊強度為640–850 J/m ——強度大約是標準丙烯酸樹脂的 40 倍——因此它被用於防暴盾牌、飛機客艙窗戶和手術器械外殼,在這些地方,零件故障是不可接受的結果。

自從我們醫療部門成立之初,我們就一直在使用聚碳酸酯模具。很快,我們就發現: 在DFM階段,我們看到的大多數PC零件故障都可以追溯到壁厚不均勻和澆口位置問題。並非材料品質問題。緊鄰 3.5 毫米加強筋的 0.8 毫米薄片在受力時總是會出現應力泛白現象——這並非因為聚碳酸酯強度不足,而是因為模具設計造成了材料無法承受的分子取向。

PC 也需要嚴格的水分控制。顆粒在進入料筒前需乾燥至水分含量低於 0.02%——我們的製程採用乾燥劑料斗乾燥機,在 110–120 °C 的溫度下連續運作。 跳過這一步,你會在第一張照片中看到銀色條紋。 這種材料會立即告訴你過程中哪裡出了問題,這究竟是令人沮喪還是很有用,取決於你怎麼看待它。

更多資料請瀏覽我們的網站 物資服務 →

耐衝擊性

Izod缺口衝擊強度為640–850 J/m(符合ASTM D256標準)。可在室溫下承受反覆跌落衝擊-對設備外殼和安全設備至關重要。

640 焦耳/米

熱變形

在 1.82 MPa 壓力下,熱變形溫度 (HDT) 為 120–130 °C(符合 ASTM D648 標準)。可承受高壓滅菌循環,並可在高達 115 °C 的環境中連續使用。

130 °C HDT

光學清晰度

透光率 88–90%(ASTM D1003)。折射率 1.586。適用於需要接近玻璃透明度的鏡頭、儀器窗口和顯示器蓋。

88–90% T

尺寸穩定性

收縮率0.5%–0.7%(均勻,非晶態)。與半晶態材料相比,翹曲度低。在多腔模具中,各腔體性能一致。

收縮0.5%–0.7%

生物相容性

提供符合美國藥典VI級和ISO 10993標準的等級材料(Makrolon 2458、Lexan 940)。適用於符合ISO 13485標準的醫療器材接觸元件。

美國藥典六級

火焰等級

UL94 V-0 阻燃等級(Makrolon FR)適用於需要符合法規要求的電子外殼、連接器和電氣元件。

UL94 V-0
材料等級

我們進行的電腦效能評級——以及為什麼每項評級都很重要

並非所有聚碳酸酯在註塑成型條件下都表現出相同的性能。黏度、阻燃等級、纖維增強和生物相容性要求決定了模具設計開始前的材料等級選擇。

Makrolon FR / Lexan 500R

不易燃的
UL94 V-0 級-電子外殼

當最終產品需要達到 UL94 V-0 等級時——例如電源外殼、電動車電池組件、電氣連接器——我們會改用阻燃級聚碳酸酯 (PC)。阻燃添加劑不會顯著改變模具設置,但會影響澆口尺寸(材料略微變硬)和表面外觀(與未填充的 PC 相比,表面略微呈霧狀)。

火焰等級UL94 V-0
熱變形溫度 (1.82 兆帕)115–125°C
衝擊(缺口 Izod)600–750 焦耳/米
熔融指數8–12克/10分鐘

PC GF10 / GF20

玻璃填充
10-20% 玻璃纖維-結構支架和外殼

玻璃纖維增強聚碳酸酯(GF PC)以犧牲光學透明度為代價來換取更高的剛度。我們使用GF級材料製造結構支架、相機支架和醫療器材外殼,這些產品在負載下會發生蠕變,因此需要特別注意。但缺點是:玻璃纖維會附著在模具壁表面,形成紋理狀表面-如果不進行二次加工,就無法獲得拋光的A面。另請注意:GF PC具有磨蝕性;我們使用適用於GF級材料的S136硬化型腔。

彎曲模量5,000-7,500兆帕
抗拉強度80-120兆帕
收縮率(流動方向)0.1-0.3%
表面處理SPI B2–C1 最大值

PC/ABS 共混物

混合型——成本平衡
Cycoloy C1200 / Bayblend T45 及同等產品

PC/ABS複合材料處於一個有趣的中間位置-與純PC相比,它的抗衝擊性和耐熱性有所下降,但加工難度較低(料筒溫度為230–260 °C,而純PC為280–310 °C),且每公斤成本降低15–25%。對於消費性電子產品外殼而言,如果既需要ABS等級的美觀性,又需要PC層級的結構剛性,那麼PC/ABS複合材料是理想之選。

槍管溫度230–260°C
熱變形溫度 (1.82 兆帕)95–110°C
衝擊強度400–600 焦耳/米
收縮0.4-0.7%
運作原理

我們的聚碳酸酯注塑
成型工藝

六個受控階段,每個階段均設有記錄在案的檢查點。 PC製程對製程控制的要求比普通樹脂更高——料筒溫度、水分含量、注射速度和模具溫度等因素都會相互影響,並立即體現在零件品質上。

01

DFM審查

在進行CAM編程之前,需檢查壁厚均勻性、澆口位置、拔模角度和加強筋幾何形狀。 PC端特有的警告訊號:壁厚過渡變化超過25%,澆口位置導致光學表面出現噴射痕跡。

02

精密模具

採用慢速線切割電火花加工技術,將S136型腔體鋼材加工至關鍵尺寸的精度為±0.01 mm。光學表面經鑽石拋光至SPI A1級(Ra ≤0.012 µm)。在安裝柵極之前完成鏡面拋光。

03

材料預乾燥

PC顆粒在乾燥劑料斗乾燥器中於110–120 °C下乾燥4–6小時。露點持續監測(< −30 °C)。水分含量必須低於0.02%——我們使用卡爾費休滴定法對醫用級產品進行驗證。

04

注射與過程控制

料筒溫度 280–310 °C,模具溫度 80–110 °C。注射速度經過優化,以降低聚碳酸酯鏈上的剪切應力,防止光學畸變(雙折射)。首件樣品採用科學的成型實驗設計 (DOE) 來確定製程視窗。

05

過程檢驗

首件樣品採用三坐標測量機(系統精度±0.002 mm)進行測量。光學級零件在500勒克斯漫射光箱下進行表面缺陷檢測。如有要求,則採用偏振光檢測雙折射。

06

後製和交付

出貨前可選擇在 100–120 °C 下進行退火處理,以消除模內應力。零件單獨包裝於防刮膜中。每份訂單均附帶​​完整的批次記錄和尺寸報告。

可製造性設計

PC注塑成型DFM:預防零件故障

我們的PC零件DFM流程在模具設計最終定稿前,會經過八個特定的檢查點。只要知道該檢查哪些方面,PC故障模式就是可以預測的。

了解我們的射出模具製造能力 →

牆體均勻性檢查-每級厚度變化小於25%的過渡區域
柵極位置分析-用於光學表面的扇形柵極或邊緣柵極;用於自動去柵極的子柵極
肋條與牆體的比例-最大為0.6:1,以防止A面出現下陷痕跡。
凸台壁厚-PC凸台壁厚超過標稱壁厚的60%會累積熱量,內部形成空隙。
拔模角-拋光光學表面最小1°,紋理表面最小0.5°
Moldflow填充模擬-平衡多腔模具並確認焊接位置
PC注塑成型DFM

我們指出的常見PC DFM問題

01

倒扣處的應力開裂

PC 在彈出過程中不會像 PE 或 PP 那樣彎曲。 每側超過 0.8 毫米的倒角都需要滑塊或升降器。 — 強制噴射會在載重作用下產生應力白化或延遲開裂。

最大側切量:0.8 毫米/側(無機械裝置)
02

光學元件中的雙折射

快速注射速度+低模具溫度+薄壁=分子取向,在偏振光下呈現彩虹條紋。 光學透鏡需控制注射速度,模具溫度≥80℃ 使分子在凍結前能夠弛豫。

光學級PC的模具溫度≥80℃
03

脫模劑的化學相容性

PC 對碳氫化合物基脫模劑的耐受性較差——它們會在零件生產後的幾天內導致應力開裂。 僅限使用矽基內潤滑劑或乾式脫模劑。 這會讓第一次在電腦上玩這款遊戲的人感到驚訝。

僅使用矽酮脫模劑-不可使用碳氫化合物噴霧劑
04

熱流道噴嘴溫度

PC 在 ≥340 °C 時會降解。 噴嘴尖端溫度必須維持在 280–315 °C —溫度過高,前50次噴塗後會出現泛黃現象;溫度過低,澆口會在填充過程中凍結。我們在工具驗證階段對每個噴嘴進行校準。

噴嘴:280–315 °C 嚴格窗口
質量體系

電腦零件的精密控制與品質保證

以下所有指標均為實測值,而非估算值。 PC的低收縮率使其能夠保持嚴格的公差——但這只有在測量系統分辨率足夠高,能夠可靠地驗證這些公差的情況下才有可能。

±0.01mm
腔體尺寸公差(慢線切割電火花加工驗證)
鐳0.01微米
光學表面光潔度-SPI A1,金剛石膏,輪廓儀確認
0.002mm
三坐標測量機檢測精度-測量所有關鍵圖面位置
<0.02%
槍管入口處最大PC顆粒含水量-卡爾費雪在醫療試驗中驗證
ISO 9001:2015 ISO 13485:2016 AS 9100 Rev D ASTM D256 衝擊試驗 ASTM D1003 透射率 SPI A1 表面處理 USP 六級等級可用 UL94 V-0 阻燃等級
  • PC(聚碳酸酯)廣泛用於醫療器材外殼、手術器械手柄等。 IV 由於其卓越的透明度、抗衝擊性和能夠承受消毒循環,因此適用於連接器。
  • 在 Fecision,我們生產公差嚴格、可追溯性全面的 PC 醫療組件,確保符合相關標準。 的ISO 13485和 FDA的 需求。無論您需要透明的流體管理部件還是耐用的手術器械,我們 醫療注塑服務 提供精準度和 生物相容性 您的設備需要。
應用領域

依賴聚碳酸酯注塑成型的產業

PC 兼具光學清晰度、結構完整性和符合監管標準的生物相容性,使其適用於具有截然不同的操作要求的各個行業——而我們利用相同的工具基礎設施為所有這些行業提供服務。

🏥

醫療與診斷

微流控晶片、體外診斷試劑盒、手術器械本體及透明診斷腔室蓋。符合 ISO 13485 標準,可提供 USP VI 級潔淨度產品,精密組件生產採用萬級無塵室。

微流控晶片 體外診斷試劑盒 手術器械手柄 診斷室蓋
💻

消費類電子產品

相機鏡頭蓋、LED擴散板、顯示器邊框和設備外殼等需要達到SPI A2或更高表面處理標準的零件。 PC的耐刮擦性能(洛氏硬度M70)確保其表面在生產過程中始終保持美觀。

相機鏡頭蓋 LED 擴散器 顯示器邊框 設備外殼
✈️

航空航天與國防

儀表板透鏡、HUD蓋板、航空電子設備外殼。符合AS 9100 Rev D認證製程。 PC材料在-40°C至+115°C的工作溫度範圍內兼具光學透明度和結構剛性,使其成為少數幾種符合航空航太認證標準的非晶態聚合物之一。

HUD覆蓋範圍 航空電子設備外殼 儀器鏡頭
🔌

工業電子

連接器外殼、感知器蓋、接線端子和開關外殼均需達到 UL94 V-0 阻燃等級。 PC/ABS 混合材料能夠以更低的成本滿足大多數此類應用的需求,同時也能滿足大多數熱性能和衝擊強度要求。

連接器外殼 感應器蓋 接線端子 交換機櫃

聚碳酸酯射出成型-買家問答

以下是工程和採購人員在向我們發送圖紙之前通常會問的六個問題。我們用實際數據而非行銷話術來回答這些問題。

大多數電腦零件的壁厚介於 1.5 毫米至 4.5 毫米之間。在這個範圍內,我們可以可靠地將外部尺寸控制在±0.05毫米以內。當壁厚低於1.2毫米時,填充薄壁所需的注射壓力會產生分子應力-零件雖然通過了首件檢驗,但在使用6週後會出現應力開裂。壁厚高於6毫米時,芯材冷卻時間過長,B面會出現縮痕,生產週期也會大幅延長。特別是對於光學零件而言,壁厚2-3毫米且無明顯厚度變化的均勻壁厚始終是生產最潔淨的。
丙烯酸樹脂的透光率略高(92% 對比 PC 的 88-90%),且無需塗層即可抵抗紫外線。 這就是亞克力勝出的地方。聚碳酸酯在所有結構性能方面都更勝一籌:衝擊強度大約高出40倍(缺口Izod衝擊強度為640-850 J/m,而PMMA為16-32 J/m),熱變形能力高出20-30°C,而且聚碳酸酯可以透過高壓蒸氣滅菌器進行消毒-亞克力則不能。對於不會受到衝擊的鏡頭或導光板,壓克力通常是更好的選擇。但對於任何需要經受掉落或消毒循環的零件,聚碳酸酯才是正確的選擇。
所有光學和醫用級PC腔體均採用S136不銹鋼。 它可拋光至 SPI A1 級(Ra ≤0.012 µm),耐脫模劑腐蝕,並在我們預期的 300,000 萬至 500,000 萬次注塑循環中保持硬度。對於不需要鏡面拋光的結構用 PC 模具(例如連接器外殼、外罩和支架),我們通常使用 NAK80 預硬化鋼,這種鋼材加工速度更快、成本更低,且不會犧牲尺寸穩定性。玻璃纖維增強 PC 材料(GF10、GF20)始終使用 S136 鋼材,因為其磨料纖維會加速 NAK80 的磨損,導致其損耗過大,不划算。

+

是的-PC/ABS約占我們聚碳酸酯類產品的30%。 Cycoloy C1200 和 Bayblend T45 是我們最常用的兩種牌號。 PC/ABS 的加工溫度為 230–260 °C(PC 為 280–310 °C),這意味著更短的加工週期和更小的模具熱應力。但缺點是熱變形溫度 (HDT) 較低(95–110 °C,而 PC 為 120–130 °C),衝擊強度也較低。對於消費性電子設備外殼、手機配件外殼和汽車內飾組件——等等,最後一個選項不對;Fecision 不提供汽車認證服務。對於消費和工業應用,如果外觀效果的要求與 ABS 相當,並且希望節省成本,那麼 PC/ABS 是一個不錯的選擇。
我們的生產最小起訂量為每次10,000件。 對於首件驗證和工程驗證,一旦模具獲得批准,我們會使用生產模俱生產 300-500 件產品——這通常足以進行功能測試、提交監管樣品和組裝驗證。我們不使用生產鋼材製作單件原型;如果您需要小批量概念驗證,我們建議您先採用 SLA 或 FDM 快速成型技術,待幾何形狀最終確定後再聯絡我們。
是的-退火、硬塗層和組裝等服務均可提供。 退火處理(在受控烘箱中於 100–120 °C 下進行 2–4 小時)可消除殘餘成型應力,是光學級 PC 零件出廠前的標準工序。對於鏡頭應用,我們可透過表面處理合作夥伴安排硬質塗層(AR、防刮或防霧塗層)。金屬螺紋嵌件的射出成型在模具內完成,與模後超音波嵌件相比,這種方式更加可靠。請在報價階段諮詢我們您的零件所需的二次加工工序。

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