【工艺知识】三次元表面加饰TOM(Three dimension Overlay Method)工艺...

模内装饰成型技术泛指透过模内工程的方法,在模具内置入装饰性材料(薄膜、布料或皮革…等),达到一次射出完成装饰塑件的目的,取代传统射出塑件的后工程,诸如喷涂、烫金、电镀等装饰技术。

模内装饰成型(IMD)

  • IMR:In Mold Roller

  • IMF:In Mold Form

  • IML:In Mold Labeling

模外装饰成型(OMD)

  • TOM:Three dimension Overlay Method

  • DecoForm, SkinForm by KraussMaffei

TOM(Three dimension Overlay Method),三次元表面加饰,属于模外装饰的范畴。是利用各种不同的热压成型工艺,气压、液压等各种方式来完成包覆,可运用在各种材质,不再局限于塑胶。

色彩的表现形式,用印刷的方法可以做到。触感的部分,台湾钰德开发了薄膜上微结构的材料,具有触感;Dow陶氏化学也有个ESO专利,可以把皮革的感觉做在塑胶上。但这都面临一个问题,就是注塑过程中的高温高压,原始材料和最后的成品出来会有很大的落差。TOM所要求的温度只需要将薄膜软化,比IMD低了100-200度;注塑过程中的压力可以达到每平方公分几百公斤,TOM则不需要这么高的压力,所以触感可以被更好地保存,摸起来更有真实感。

加饰前为塑料产品,加饰后成为木纹效果

碳纤效果

皮革效果

文字

TOM有2种方式:

  • 一种是需要裁切的方式,也是目前做得最多的一种,运用无真空孔之真空成形(NGF成形)技术, 透过大气压或真空压,将涂有黏着剂之薄膜与加工对象紧密贴附。

  • 另一种是热转印的方式,把油墨层渗入或者通过背胶粘接到塑胶内,达到装饰的效果。步骤为:真空成型-UV光照-Film剥离成品。

TOM成型工艺的过程:放入产品和薄膜---->治具台面下降到最低位置---->上下厢抽真空、薄膜加热---->治具台面上升---->上厢通入正常大气压,下厢持续抽真空---->上厢加压---->上厢上升,同时下厢减压到正常大气压,取出产品---->整修

构造说明

触感薄膜的试制工法OSD,Tatsuta On-Demand Surface Design Development System,可按照客户所需求图纹进行开发。

花纹饰材是采用咬花印版的加工法

在塑料印版的表面上,直接用激光雕刻客户所需要的纹路来完成的工法

任何你希望模拟的材质,木头,纸,布,皮革,石头等等,都可以通过这种工法来模拟实现。

下图显示了皮草和木纹原稿,以及电磁模拟仿真效果,3D效果,以及通过OSD制程获得的仿真效果

下图以皮革为例,分别是原稿,增强触感,减少触感,以及几何形纹理的图示

塑件的几何设计

为了确保产品与装饰膜完全贴合,产品外观R角设计尽量避免锐角,尤其是内(凹)R角,会造成装饰膜与产品无法完全贴合,如左下图所示,因此在产品设计时需考虑R角与装饰膜的相对关系,如右下图所示。

装饰膜与R角的计算公式=(装饰膜厚度 X 1.2~1.5) = R角尺寸

范例:装饰膜厚度 0.2 mm ; ( 0.2 X 1.2~1.5 ) = R 0.24 ~ R 0.3

装饰膜防脱落设计:产品外观处为了避免装饰膜容易被人为因素剥落造成不良,如左下图所示。

建议产品尽量来做有内包设计来处理收边,如右下图所示。

装饰膜防脱落修边设计:

为确保修边的稳定性,尽可能采取右下角设计方法。

内包设计尺寸

美工线机构内包设计尺寸:为确保内包设计能够完全服贴产品,需考虑装饰膜与美工线宽度。

美工线宽度计算公式: W = 装饰膜厚度 X 5~6倍。

范例:装饰膜厚度 0.2mm ; 美工线宽度 W =0.2 X 5 = 1 mm

产品Mark设计

  • 字与字之间不要太密集,尽可能间隔1mm

  • 字体高度尽可能在 5mm 以上。

  • 字体尽可能选用一般字体或字体转折处要大于薄膜厚度2倍。

  • 塑件设计字体(凹、凸)深度公式: H =装饰膜厚度 X 2~3倍。

    范例:装饰膜厚度 0.2mm ; 塑件字体深度 W =0.2 X 2 = 0.4 mm

破孔设计:

一般尺寸:塑件破孔特征边长或直径大于 10mm 以上,(包含圆、方形或其他不同的几何型形状),其包覆状况如下。

破孔与装饰膜的计算公式:
S = 装饰膜拉深深度,A = 边长或直径,B = 塑件高度;
S = A / 2 ;当 S < B,容易造成装饰膜颜色会有变淡及破裂的现象。

范例:
1. ψA-1 19mm,B-1 6mm;
装饰膜拉深深度 S =19 / 2 = 9.5 mm;9.5 mm < 6mm,结果包覆良好。

2. ψA-2 17mm,B-2 13mm;
装饰膜拉深深度 S =17 / 2 = 8.5 mm;8.5 mm > 13mm,结果包覆不良。

关于TOM工艺的相关问题解答:

1、TOM用的膜有啥要求?和普通IML/IMD工艺的有什么区别?

TOM需要使用在加热点容易软化(成型性良好)伸展率需要250~300%。IML/IMD是使用PET二轴延伸薄膜,所以不能应用于TOM工艺。

2、当前TOM薄膜的资源主要在哪里?

3M、龙田化学、共和皮革、池尾工业、日本WAT、还有很多。

3、刚刚在场外展台看了样品,膜和基板贴合的不是很紧密,关于附着力,是有什么检测标准?
目前没有检测标准。如果在产品表面喷底漆可以增强附着力。

4、Tom成型后表明硬度达到多少,uv是一次照射成型还是二次固化?
UV硬化转印时,表面硬度可以达到2H。UV照射为1次。

5、膜的拉伸率一般再多少,工件成型温度是多少?
膜的延伸率为 250~300%、使用了热可塑性树脂使用温度为90~140℃。

6、透明层是什么材料?
PMMA、P.C、PVC、PET等。

7、目前tom 还只能用在一些薄板件上吧?最大三面包边深度多少?
一般经常使用0.1~0.5mm厚的薄膜,最大可以使用1.0mm。

8、薄膜拉伸的时候图案会变形吗?
薄膜延伸部分会变形,但是如果在印刷时就考虑到延伸,根据实际情况也可以解决。

9、TOM工艺膜片采购有起订量限制吗?成本与传统加饰工艺有多大差异?
如果厂家有库存时,1.0m2可以销售。一般的起订量为 2,000~3,000円/m2

10、是否可以把柔性触摸电路通过tom工艺,集成到三维曲面外观零件上?如现在某些厂家用imf 的方式,把触摸膜集成到三维曲面塑料件上。
触摸屏用薄膜一般为二轴延伸薄膜,所以无法使用到3次元成型加饰。

11、Tom最小的成型自然R角是多少?
凸状R在0.1mm也可以加饰、凹状角最少需要2.0R。

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