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汽车内外饰传统蚀刻VS激光3D纹理工艺的对比

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[LV.9]元老会员II

发表于 2018-7-9 10:02:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
汽车外饰纹理在港澳台有不同的叫法:晒纹、咬花、腐蚀、蚀刻等等,其实是同一种工艺化学蚀刻。针对塑料注塑产品:PP、PC、ABS等,在汽车轻量化、环保、低VOC的潮流趋势下,汽车工程塑料这类材料得到应用广泛,汽车工程材料对于汽车减重、高续航里程、成本等方面有重大影响,特别是新能源汽车将逐步取代传统耐用汽车。

纹理很早之前称为皮纹,是借鉴动物、植物皮纹的叫法,塑料产品由于材质不同,表面的排列、组织、构造不同,因而产生粗糙、光滑、软硬感,表现为纹理不同。

模具上做出不同的皮纹纹理咬花,注塑出的产品可达到想要的机理纹理的效果包含动植物皮纹、梨地纹、几何纹–拉丝纹、科技纹、碳纤维纹理等各种各样的纹理。

汽车内外饰纹理的风格也不同,可分为三类:特征性,纹路单元的形状常见形态如线状、块状、线块结合和荔枝形状等等。纹路单元的形状大小、方向、单元组合的疏密程度都对皮纹的宏观风格有重要影响。方向性,有些皮纹的纹线特征有明显的方向性,有些规则单元特征的皮纹就没有方向性。汽车用皮革的皮纹没有方向性的较少。层次性,皮革上的花纹基本都是立体皮纹,具有层次性,微观上为皮纹由2~5个不同深度的层组成;宏观上为皮革表面粒面饱满圆润,层次丰富起伏,特征过渡自然,给人的视觉冲击比较柔和。

汽车内外饰纹理根据其大小可分为细皮纹、粗皮纹、几何皮纹等
图 细皮纹特征
图 粗皮纹特征
图 几何皮纹
汽车内外饰纹理根据其深度划分为细皮纹、火花纹、拉丝纹、粗皮纹及几何纹

从拔模角度看,零件的脱模性能受拔模角度与皮纹加工深度的影响,一般塑料件的拔模角度定义在 0.5°以上,但对于有皮纹的饰件,常规经验是 13μm左右深度的皮纹要求拔模角为 1°,这个看材料的收缩性;PP千分之12的收缩性,ABS、PC收缩性小在千分之五到六,根据成型条件、材料、零件壁厚和零件的直立高度等因素的不同,皮纹深度和拔模角度的比例会有所不同。

拔模角度与皮纹加工深度的关系一览表;

汽车内外饰纹理–纹理区域定义
高可见区
较小的塑料件表面
不常见表面

立体多层次纹理立体皮纹层次丰富、光泽柔和、装饰效果较好,
精致,协调的精细皮纹
普通皮纹,拉丝纹以节约成本。

传统化学蚀刻纹理3-5层为主,国内纹理层数以3层花纹为主,3层以上贴菲林难度系数高,费时费力,贴菲林、腐蚀、清洗为一层纹理,每一层都要经历一次整个流程,不可控因素较多,产品差异大。化学腐蚀蚀刻的流程分为清洁处理、防蚀处理、腐蚀加工、清除防蚀层。
图 传统化学蚀刻流程
传统化学蚀刻工艺受时间、速度、浓度等的控制;传统化学蚀刻时间一般取10min,时间越长,蚀刻速度越精确。蚀刻过程中应增加测量时间次数,控制腐蚀液成分浓度和温度,对腐蚀液的成分进行定期分析,防止腐蚀剂成分的快速变化。温度对蚀刻速度有一定影响,当温度升高12℃时,蚀刻速度增加约1倍,对于有精确尺寸要求的零件,温度不得超过±2℃~±3℃。

传统化学蚀刻工艺的纹理不是由一整张菲林膜贴上,会有拼接印,在R角位置纹理拼接不够连贯等缺陷,而随着纹理装饰应用越来越广泛,传统的化学蚀刻工艺已无法满足其要求,激光雕刻工艺就应需而生,创新激光3D雕刻工艺适用的模具、加工材料广泛,具有无限的设计自由,提高品牌可视性,高度自动化等特点,纹理效果达到高精度、高质量。
图 激光纹理技术流程
3D激光雕刻展示了一个工艺的创新和成功,同时标志着全球纹理迈向了新时代。

目前天至尊激光3D纹理公司拥有18台瑞士GF激光3D纹理雕刻设备,是全球最多的设备厂家。激光加工精度可达0.3μ,纹理一致性100%复制,可加工任何几何形状,其加工层数不受限制,化学蚀刻加工三至五个层次为主,而激光加工技术可以加工30,50,100,300+层次的纹理图案,目前最多达到了700多。
图 GF 3D纹理雕刻设备
传统化学蚀刻与创新激光雕刻工艺的相比优势在哪里呢?
类别
传统化学蚀刻
创新激光雕刻

成本
目前较低
较高

加工时间
多层贴菲林、保护循环;5层以上时间较长
模具设计+全自动化结工;

皮纹效果
一般皮纹;
立体几何纹理、碳纤维编织纹;

售后维修
易出现拉花、报废现象;
复制性100%,保养成本低;

纹理种类模具表面
无法在圆弧面、曲面上加工精细、立体、规则的花纹;
超精细,精细到0.3微米左右,;任何的花纹、模具表面都可加工,

纹理品质
个人技术影响纹理品质,花纹差别、深度等难以控制;
程序编程,全自动化,纹理精细、一致性;

模具钢材
有放电纹、烧焊的不锈钢无法加工,有烧焊的普通钢材易出现色差;
质地均匀,无砂眼的金属材料,烧焊的材料经过回火抛光后雕刻无色差;

设备
化学腐蚀+手工加工喷砂设备,喷漆保护设备;
五轴激光加工设备,全自动化加工;

环保
酸性药水腐蚀,危险性工种;
物理性能加工,无化学物质产生

化学蚀刻主要在于外部人为因素控制把握,5层左右纹理两种工艺时间差不多,五层以上激光雕刻优于蚀刻,化学腐蚀主要在于贴菲林、保护,激光雕刻在于模具设计+全自动化结工;从目前成本来看,激光雕刻的成本高于传统蚀刻,但是随着激光纹理规模的普及,技术的更替,3-5年可能会有国产激光雕刻机的出现,成本会逐渐下降,随着环保力度加大,其化学腐蚀成本会增加,3-5年激光雕刻可能会取代传统化学蚀刻;与传统化学蚀刻相比,创新激光雕刻的纹理种类和适用模具表面范围广,纹理品质佳,其优势凸显。

激光雕刻在汽车内外饰已得到大量应用,圆弧设计的高科技效果,高精细、高精度、连续性、一致性,在各大品牌汽车内外饰上得到体现,宝马X3尾灯的导光条采用纹理的渐变,形成光线均匀传导的渐变,吉利远景X1的空调风扇侧面的激光3D碳纤维纹理,北汽BJ40 PLUS的棱格科技纹,长城XX5的显示窗旁边的金属拉丝纹等。
图 部分汽车内外饰纹理应用
未来汽车内的每一个表面都可以是智能表面,包括门饰板、仪表板、方向盘、天窗模块、照明系统等等,这些表面现已由装饰作用向机电一体化用户界面发展。现在智能表面技术正处于市场导入及成长阶段,发展潜力巨大,如何把智能表面技术做到更好,需要主机厂、方案设计、零部件供应商、材料企业等的共同努力,现艾邦建有汽车智能表面微信群,长城、一汽、长安、绿驰、东风、大陆、敏实、科世达、库尔兹、日写、东丽等企业均已加入,欢迎产业链上下游的朋友入群探讨,共谋进步。
本文来源:苏州天至尊模具科技有限公司
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