प्लास्टिक मोल्डिंग प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी की विकास स्थिति और अनुसंधान प्रगति

प्लास्टिक मोल्डिंग प्रसंस्करण तकनीक पारंपरिक प्रक्रियाओं से बुद्धिमान, पर्यावरण-अनुकूल और उच्च-परिशुद्धता वाली दिशाओं की ओर एक गहन परिवर्तन के दौर से गुज़र रही है। निम्नलिखित विश्लेषण तीन आयामों से किया गया है: तकनीकी स्थिति, अत्याधुनिक प्रगति और प्रमुख चुनौतियाँ:

1、 तकनीकी विकास की वर्तमान स्थिति

1. पारंपरिक मोल्डिंग तकनीक का निरंतर अनुकूलन

इंजेक्शन मोल्डिंग: प्लास्टिक प्रसंस्करण मात्रा के 35% से अधिक के लिए जिम्मेदार, उपकरण उच्च गति और परिशुद्धता की ओर विकसित हो रहे हैं। उदाहरण के लिए, यिझिमी UN160A6 बुद्धिमान इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन एमईएस प्रणाली के माध्यम से प्रक्रिया मापदंडों का गतिशील अनुकूलन प्राप्त करती है, जिसकी उत्पाद योग्यता दर 99% से अधिक है। गैस-सहायता प्राप्त इंजेक्शन मोल्डिंग तकनीक (जैसे बीएमडब्ल्यू बम्पर मोल्डिंग) मोल्ड लॉकिंग बल को 40% और सामग्री की खपत को 15% -20% तक कम कर सकती है।

एक्सट्रूज़न मोल्डिंग: रिएक्शन एक्सट्रूज़न तकनीक पोलीमराइज़ेशन और मोल्डिंग के एकीकरण को साकार करती है, जैसे ड्यूपॉन्ट नायलॉन 6 निरंतर पोलीमराइज़ेशन एक्सट्रूज़न उत्पादन लाइन, जो उत्पादन क्षमता को 30% तक बढ़ा देती है। सटीक एक्सट्रूज़न, बंद-लूप फीडबैक नियंत्रण के माध्यम से पाइप के व्यास की सहनशीलता को ± 0.05 मिमी के भीतर नियंत्रित कर सकता है।

ब्लो मोल्डिंग: त्रि-आयामी नकारात्मक दबाव एक्सट्रूज़न ब्लो मोल्डिंग तकनीक (जैसे कि क्यूलस डबल-लेयर एक्सट्रूज़न) जटिल संरचित कंटेनरों का उत्पादन कर सकती है, और स्ट्रेच ब्लो मोल्डिंग पीईटी बोतलों को 3.5 एमपीए तक के आंतरिक दबाव के प्रति प्रतिरोधी बनाती है।

2. बुद्धिमान विनिर्माण का व्यापक प्रवेश

डिवाइस इंटरकनेक्शन: आईओटी सेंसर वास्तविक समय में 300 से ज़्यादा पैरामीटर एकत्र करते हैं, जिससे असामान्य प्रतिक्रिया समय घंटों से घटकर 90 सेकंड रह जाता है। उदाहरण के लिए, एक ऑटोमोटिव पार्ट्स उत्पादन लाइन 5G नेटवर्क के ज़रिए इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनों, रोबोटिक आर्म्स और गुणवत्ता निरीक्षण उपकरणों के बीच सहयोग स्थापित करती है, जिससे ऊर्जा की खपत 15% कम हो जाती है।

एआई संचालित: मशीन लर्निंग मॉडल इष्टतम इंजेक्शन मापदंडों की भविष्यवाणी करते हैं, जिससे परीक्षण सांचों की संख्या 60% तक कम हो जाती है; विज़ुअल एल्गोरिदम 0.02 मिमी वेल्ड लाइनों को 99.7% की सटीकता दर से पहचानता है। यिझिमी इंटेलिजेंट प्रोसेस सिस्टम को मिडिया और हिसेंस जैसे उद्यमों में लागू किया गया है, जिससे प्रोसेस डिबगिंग दक्षता में 40% की वृद्धि हुई है।

डिजिटल ट्विन: वर्चुअल प्रोडक्शन लाइन मॉडल ऑप्टिमाइज़ेशन शेड्यूलिंग, जिससे मोल्ड स्विचिंग का समय 23% कम हो गया। एक घरेलू उपकरण कंपनी ने पर्यावरणीय तापमान और आर्द्रता में बदलाव के लिए गतिशील रूप से क्षतिपूर्ति करके उत्पाद स्थिरता में 50% सुधार किया।

3. हरित विनिर्माण प्रौद्योगिकी में सफलता

जैव-आधारित प्लास्टिक प्रसंस्करण: मिश्रित सूक्ष्म पैमाने पर बायोमास सह-संयोजन तकनीक (जैसे कपास फाइबर + पराग खोल) द्वारा तैयार बीएच बायोप्लास्टिक्स की तन्य शक्ति 52.22 एमपीए होती है, जल-प्रसंस्करण योग्य, और 6 महीने के भीतर पूरी तरह से विघटित हो जाते हैं। हालाँकि, खराब प्लास्टिकीकरण (जैसे अनुचित तापमान नियंत्रण के कारण पिघले हुए कण) की समस्या को अभी भी स्क्रू अनुकूलन (जैसे मिश्रण अनुभाग जोड़ना) के माध्यम से हल करने की आवश्यकता है।

पुनर्चक्रण: माइक्रोवेव विकिरण प्रसंस्करण तकनीक अपशिष्ट प्लास्टिक के विध्रुवीकरण और पुनर्जनन को प्राप्त करती है। झेजियांग विश्वविद्यालय द्वारा विकसित प्रकाश-उपचारित 3डी प्रिंटिंग रेज़िन को असीमित रूप से पुनर्चक्रित किया जा सकता है, और पुनर्चक्रण के बाद यांत्रिक प्रदर्शन प्रतिधारण दर 90% से अधिक है। हालाँकि, उपभोग के बाद प्लास्टिक की छंटाई की लागत अधिक है, और वर्तमान में केवल 12% ही प्रभावी पुनर्चक्रण प्राप्त कर पाते हैं।

2、 सीमांत अनुसंधान प्रगति

1. चरम पैमाने पर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी

अल्ट्रा थिन फॉर्मिंग: सिचुआन विश्वविद्यालय में फू कियांग की टीम द्वारा विकसित बहु-चरण आंतरायिक स्ट्रेचिंग तकनीक (एसएएमआईएस) पॉलीइथिलीन फिल्म की मोटाई को 12 नैनोमीटर (सैद्धांतिक सीमा) तक कम कर देती है, जिसमें लंबाई से मोटाई का अनुपात 10^7 और तन्य शक्ति 113.9 जीपीए/(g/सेमी ³) होती है, जिसे परमाणु संलयन प्रज्वलन सहायक सामग्रियों पर लागू किया जाता है।

सूक्ष्म छिद्रयुक्त झाग: म्यूसेल™ यह प्रक्रिया पीसी में 10-100 माइक्रोमीटर व्यास वाली एक सूक्ष्म छिद्रयुक्त संरचना बनाती है, जिससे प्रभाव शक्ति को बनाए रखते हुए वज़न 30% कम हो जाता है। इसका उपयोग टेस्ला मॉडल 3 के इंटीरियर में किया गया है।

2. नई मोल्डिंग प्रक्रियाओं में नवाचार

जल प्लास्टिक प्रसंस्करण: डोंगुआ विश्वविद्यालय टीम द्वारा विकसित जल मध्यस्थता चरण पृथक्करण प्रौद्योगिकी, पारंपरिक प्लास्टिक प्रसंस्करण की तापमान सीमाओं को तोड़ते हुए, कम जलयोजन अवस्था (ग्लासी अवस्था, σ b=211.2MPa) और उच्च जलयोजन अवस्था (आटे की अवस्था, कमरे के तापमान पर पुनः आकार) के बीच प्लास्टिक के प्रतिवर्ती रूपांतरण को सक्षम बनाती है।

यूवी उपचार योग्य 3डी मुद्रण: झेजियांग विश्वविद्यालय के झी ताओ के नेतृत्व वाली टीम ने थिओल एल्डिहाइड आधारित फोटो क्लिक अभिक्रिया की खोज की और 150 एमपीए तक की तन्य शक्ति के साथ पुनर्चक्रण योग्य यूवी उपचार योग्य रेज़िन विकसित किया, जिससे पारंपरिक 3डी मुद्रण सामग्रियों के पुनर्चक्रण योग्य न होने की समस्या का समाधान हो गया।

3. कार्यात्मक सामग्री निर्माण

ऑप्टिकल ग्रेड सीओसी प्रसंस्करण: साइक्लोओलेफिन कोपॉलीमर (सीओसी) का उत्पादन सटीक इंजेक्शन मोल्डिंग (मोल्ड तापमान नियंत्रण ± 0.1 ℃) के माध्यम से किया जाता है जिससे 91% -93% की संप्रेषण क्षमता और <0.1% धुंध वाले ऑप्टिकल लेंस प्राप्त होते हैं। इसने मोबाइल फ़ोन कैमरा मॉड्यूल के लिए कुछ ग्लास की जगह ले ली है।

बुद्धिमान प्रतिक्रिया सामग्री: थर्मोक्रोमिक पॉलीमाइड फिल्म को रोलिंग द्वारा बनाया जाता है, जिससे 60 ℃ पर इसकी संप्रेषण क्षमता 85% से घटकर 15% हो जाती है, और इसका उपयोग स्मार्ट इमारतों में ऊर्जा-बचत खिड़कियों के लिए किया जाता है।

3、 मुख्य चुनौतियाँ और भविष्य की दिशाएँ

1. प्रमुख तकनीकी अड़चनें

जैव-आधारित प्लास्टिक प्रसंस्करण: पीएलए और अन्य सामग्रियों को 170-230 डिग्री सेल्सियस पर संसाधित करने की आवश्यकता होती है, जो ऑक्सीकरण और क्षरण के लिए प्रवण होता है, और इसमें 0.3% -0.5% एंटीऑक्सीडेंट (जैसे इरगाएनओएक्स 1010) मिलाने की आवश्यकता होती है। खराब प्लास्टिकीकरण (जैसे सतह खुरदरापन 7.94 माइक्रोमीटर) के कारण होने वाले उत्पाद दोषों को भी स्क्रू संयोजन अनुकूलन (जैसे अवरोध खंड जोड़ना) के माध्यम से दूर करने की आवश्यकता है।

माइक्रो नैनो गठन: नैनोस्केल संरचनाओं (जैसे 50nm ग्रेटिंग) की प्रतिकृति सटीकता पिघल की लोच से प्रभावित होती है, और लोचदार वसूली को कम करने के लिए कतरनी दर को 10 ^ 4 एस ^ -1 से ऊपर नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है।

चक्रीय अर्थव्यवस्था: उपभोग के बाद प्लास्टिक छंटाई की कम दक्षता (मैन्युअल छंटाई लागत $0.8/किग्रा), जिसके लिए एआई दृश्य छंटाई प्रणाली (पहचान सटीकता 98%) और रासायनिक पुनर्चक्रण प्रौद्योगिकी (जैसे पीईटी डीपोलीमराइजेशन शुद्धता 99.9%) के विकास की आवश्यकता होती है।

2. भविष्य के विकास के रुझान

बुद्धिमान गहन एकीकरण: एज कंप्यूटिंग उपकरणों को स्थानीय निर्णय लेने की क्षमता प्रदान करती है (जैसे कि पूर्वानुमानित रखरखाव प्रतिक्रिया समय <1 सेकंड), और ब्लॉकचेन प्रौद्योगिकी उनके पूरे जीवन चक्र में कच्चे माल और तैयार उत्पादों की पता लगाने की क्षमता को सक्षम बनाती है।

जैव आधारित सामग्रियों में सफलता: हाइब्रिड माइक्रो स्केल सह संयोजन प्रौद्योगिकी (जैसे सेल्यूलोज+लिग्निन) का उपयोग तन्य शक्ति 60 एमपीए के साथ बायोप्लास्टिक तैयार करने के लिए किया जा सकता है, और 2030 तक बाजार हिस्सेदारी 15% तक पहुंचने की उम्मीद है।

चरम पर्यावरणीय अनुप्रयोग: पी (पॉलीएथेरिमाइड) इंजेक्शन मोल्डिंग तकनीक जो 200 ℃ (180 ℃ का मोल्ड तापमान, 120MPa का दबाव) से अधिक तापमान का सामना कर सकती है, को एयरोस्पेस में पारदर्शी घटकों तक बढ़ाया जाएगा।

4、 विशिष्ट केस विश्लेषण

1. बुद्धिमान इंजेक्शन मोल्डिंग कारखाना

एक निश्चित घरेलू उपकरण उद्यम द्वारा तैनात डिजिटल उत्पादन लाइन निम्नलिखित प्रौद्योगिकियों के माध्यम से गुणवत्ता और दक्षता में सुधार प्राप्त करती है:

उपकरण परत: 48 कक्ष से जुड़ा पानी कवर उच्च गति उत्पादन इकाई (चक्र 2.7 सेकंड) एकीकृत दबाव सेंसर (सटीकता ± 0.1 एमपीए) और दृश्य निरीक्षण (रिज़ॉल्यूशन 0.01 मिमी)।

सिस्टम परत: डिजिटल ट्विन मॉडल विभिन्न उत्पादन शेड्यूलिंग योजनाओं का अनुकरण करते हैं, जिससे मोल्ड स्विचिंग समय 2 घंटे से 45 मिनट तक कम हो जाता है और ऊर्जा खपत 15% तक कम हो जाती है।

अनुप्रयोग परत: एआई एल्गोरिथ्म ऐतिहासिक डेटा के 3 मिलियन से अधिक सेटों का विश्लेषण करता है, इष्टतम इंजेक्शन मापदंडों (जैसे पिघले हुए चिपकने वाले तापमान में उतार-चढ़ाव ± 1 ℃) की भविष्यवाणी करता है, और दोष दर को 3% से 0.5% तक कम करता है।

2. जैव-आधारित सामग्रियों का औद्योगीकरण

बीएच बायोप्लास्टिक्स: कपास के रेशों (30%) को परागकणों के साथ मिलाकर तैयार की गई एक सामग्री, जिसकी तन्य शक्ति 52.22 एमपीए है। इसे 25 डिग्री सेल्सियस पर पानी में संसाधित और ढाला जा सकता है, 6 महीने बाद इसकी मृदा क्षरण दर 100% है, लेकिन इसकी उत्पादन लागत पीपी से 20% अधिक है।

पीएलए टेबलवेयर प्रसंस्करण: विरूपण को कम करने के लिए मोल्ड तापमान को 50-70 डिग्री सेल्सियस और शीतलन समय को 8-12 सेकंड पर नियंत्रित करना आवश्यक है। वर्तमान में, दुनिया भर में केवल 12% पीएलए उत्पाद ही औद्योगिक खाद संयंत्रों में प्रवेश करते हैं।

5、 सारांश

प्लास्टिक मोल्डिंग प्रसंस्करण तकनीक, ध्द्ध्ह्ह सामग्री प्रक्रिया उपकरण अनुप्रयोग" की पूरी श्रृंखला में नवाचार कर रही है: आणविक डिज़ाइन (जैसे गतिशील सहसंयोजक बंधन), प्रक्रिया नवाचार (जैसे बहु-क्षेत्र युग्मन मोल्डिंग), उपकरण उन्नयन (जैसे मैग्नेटोरियोलॉजिकल इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन), और अनुप्रयोग विस्तार (जैसे लचीली इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग) तकनीकी सफलताओं के चार प्रमुख बिंदु हैं। अगले दशक में, कृत्रिम बुद्धिमत्ता, जैव प्रौद्योगिकी और विनिर्माण प्रौद्योगिकी के गहन एकीकरण के साथ, प्लास्टिक प्रसंस्करण हल्केपन, कार्यात्मक एकीकरण और कार्बन तटस्थता जैसे क्षेत्रों में अधिक संभावनाओं को उजागर करेगा। साथ ही, जैव-आधारित सामग्री प्रसंस्करण स्थिरता, सूक्ष्म/नैनो संरचना प्रतिकृति सटीकता और चक्रीय अर्थव्यवस्था लागत की तीन मुख्य बाधाओं को दूर करना आवश्यक है।