注塑瓶盖的技术革新之路——模具3D打印随形水路

瓶盖是食品药品包装中的重要一环，也是消费者最先与产品接触的地方，而瓶盖具有保持产品密封性与稳定品质的特性，以及有防盗开启及安全性方面的功能，被广泛应用在有内容物的瓶装产品上，所以瓶盖为食品、饮料、药品、酒、制药业的上游产业，是塑料瓶容器包装的重要零部件。瓶盖产品市场需求稳定，并且呈现出逐年上升的趋势；塑料瓶盖质量稳定，市场占比也逐渐提升。

 

精致、个性、独特造型，注塑瓶盖何去何从？

 

瓶盖的发展早期是使用软木材质，旋铁盖等。至今续开发出铝质的长颈铝盖、碳酸饮料铝盖、热充填铝盖、注射液铝盖、药盖、塑胶瓶盖等产品。铝盖虽有部份被塑盖取代，但主要应用于酒及机能性饮料，需求稳定成长，而爪盖的需求比则变动大，塑料盖的需求稳中有升。由于瓶盖为包装工业的重要一环，下游消费市场的需求变化将直接影响到对瓶盖的市场需求。

 

在产品质量与外形要求日益严苛的当下，小如瓶盖也要做到精致、美观、独树一帜，这势必对瓶盖的生产技术造成冲击，如何在保障质量的同时提高生产效率，成为瓶盖模具制造的技术难题。

 

瓶盖有两种制作工艺，分别为：注塑成型与压铸成型。注塑盖生产工艺的流程为：吸料机将混合好的材料吸入注塑机炮筒，在炮筒内加热到熔融塑化状态后，注射到模具型腔中，在型腔中冷却定型、脱模、再经过切环加垫，完成注塑生产。而压塑盖工艺流程为：吸料机将混合好的材料吸入注塑机炮筒，在炮筒内加热到半熔融塑化状态后，定量挤出到模具型腔内，上下模具合模，压塑并冷却定型、脱模，再经过切环加垫，最终完成注塑生产。

 

从瓶盖的的两种制作工艺中我们不难看出，其中都存在最重要的一环——冷却定型。产品成型离不开冷却成型，因此冷却水路系统是瓶盖产品制作的关键所在。

 

而冷却水路是模具的重要组成部分。瓶盖质量好坏、速度快慢，大多取决于冷却水路。

 

传统制模中，冷却水路一般采用CNC加工方式（如图1）。冷却水路只能通过铣床钻孔的方式加工产生内部水路网络，并通过内置止水栓和外置堵头的方式来调整水路流向。这样就导致水路布置有很大的局限性，水路只能为圆柱形直孔，无法百转环绕于模具内腔之中。当遇见形状复杂的模具产品时，传统水路无法完全贴近注塑件表面，冷却效率低且冷却不均匀，导致注塑周期长、产品变形量大。

在最开始生产饮料等塑胶盖与爪盖时，传统水路还是能够胜任的，但随着产品包装造型越发复杂，瓶盖的形状也越来越独特，形体凹凸不平，导致传统水路的冷却作用捉襟见肘。

 

新征程：3D打印获取创新的契机

 

但随着3D打印技术的发展，特别是金属3D打印（SLM，选择性激光烧结）技术发展至今已经相当成熟，SLM技术现在已广泛应用于航空航天、医疗制造业中。在航空航天领域，GE用验证机对35%的3D打印零部件进行了验证、C919对3D打印件进行了大规模使用。

 

而瓶盖模具技术，也因为3D打印迎来了新生。3D打印技术又称为增材制造，是一种采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除——削切加工技术，增材制造是一种“从无到有”的制造方式。

 

针对化妆品瓶盖造型，通过这种逐层累加的3D打印技术，可以制造出一种无所不能的冷却水路——随形水路（如图2），它可根据产品轮廓的变化而变化，到达模腔任何地方，模具内部将无任何冷却盲点。

运用这种水路，它可以使瓶盖加快冷却速度，缩短产品的成型周期，此外，它还可冷却均衡，减少产品缺陷，提高产品良率。

 

然而这种技术的革新，真的能给企业带来如此优势吗？很多人保持着观望态度。2007年成立于上海的上海毅速激光科技有限公司（以下简称：毅速）是一家3D打印应用技术开发与服务的科技公司，毅速致力于注塑模具前沿技术的研究与开发，并率先对这种技术做出了研究。