淺述IMD技術(shù)及其在汽車中的應(yīng)用

黃忠仕　農(nóng)應(yīng)斌

摘 要：我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展拉動(dòng)了汽車產(chǎn)業(yè)的崛起。隨著市場競爭愈演愈烈，汽車內(nèi)部裝飾也成為了產(chǎn)品銷售的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，實(shí)用、精良的內(nèi)飾材料會(huì)給消費(fèi)者造成強(qiáng)烈的視覺沖擊，享受到前所未有的舒適體驗(yàn)，從而有效激發(fā)消費(fèi)者的購買欲?；诖?，為了更好地滿足市場需求，在汽車開發(fā)設(shè)計(jì)中也開始注重內(nèi)飾制造工藝的研發(fā)，從而提高內(nèi)飾材料的實(shí)用性、精美性、以及環(huán)保性。IMD成型技術(shù)是在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)下衍生的一種新型表面裝飾技術(shù)，代表了未來汽車內(nèi)飾工藝的主流趨勢(shì)。本文將通過闡釋IMD技術(shù)的相關(guān)概念及工藝流程，明確IMD技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，然后通過對(duì)IMD各技術(shù)產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行比較，分析了 IMD技術(shù)在汽車中的應(yīng)用，表明其具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：IMD 汽車內(nèi)飾 工藝流程 產(chǎn)品特點(diǎn)

早于20世紀(jì)90年代初汽車市場上就曾出現(xiàn)過雙層膠片層間黏結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)飾設(shè)計(jì)，這是IMD技術(shù)的最初雛形。隨著技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，截止至今IMD已經(jīng)逐漸發(fā)展成為多元化結(jié)構(gòu)的三維成型產(chǎn)品。因其較高的實(shí)用價(jià)值和精巧的制作工藝被越來越多的行業(yè)所熟知，IMD作為一種新型環(huán)保的塑料裝飾技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多種產(chǎn)品的表明裝飾。目前市場推廣的IMD技術(shù)打破了傳統(tǒng)刻板模式，開辟了新的工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了薄膜與印刷圖案、油墨及塑料注塑相融合的突破，提高了產(chǎn)品表面的視覺效果，提供給消費(fèi)者一種愉悅、舒適、嶄新的體驗(yàn)。近年來，IMD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于汽車儀表表盤、內(nèi)飾件的按鍵等產(chǎn)品，并深受廣大消費(fèi)者的青睞和好評(píng)。

1 IMD計(jì)劃概念及工藝流程的論述

1.1 IMD技術(shù)概念

IMD技術(shù)的全稱是IN MOLD DECORATION，即能同時(shí)實(shí)現(xiàn)部件注塑和表明裝飾的新型模內(nèi)裝飾技術(shù)，集功能性與美觀性為一體，是目前汽車內(nèi)飾生產(chǎn)工藝中成本最低、效率最高的技術(shù)。IMD技術(shù)是由IML、IMF和IMR三種技術(shù)構(gòu)成的。IML技術(shù)的英文全稱是IN MOLD DECORATION，通常又被稱作為模內(nèi)鑲件注塑技術(shù)。簡單來說，IML核心技術(shù)工藝是在模具內(nèi)完成貼膜注塑，即將選定好的薄膜進(jìn)行印刷，完成之后利用成型機(jī)幫助塑型，然后將多余的邊緣材料裁剪掉，最后放置到注塑模具中進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。IML技術(shù)所采用的薄膜材質(zhì)與其他技術(shù)有明顯差異，為了有效保障產(chǎn)品的實(shí)用性和美觀性，該技術(shù)應(yīng)用的薄膜通常有三層，最表面一層是選用的硬度較高的透明薄膜，不僅可以防止薄膜刮破，又能夠讓印刷圖案更加清晰的顯現(xiàn);中間一層是印刷圖案層，選用了著色度較高的薄膜材質(zhì)，最后一層是選用的比較抗磨損的薄膜，表面硬度高達(dá)3H，且越磨越亮，即使長時(shí)間摩擦使用也不會(huì)輕易刮花產(chǎn)品表面的印刷圖案，能夠長時(shí)間保持顏色鮮明的狀態(tài)。IML技術(shù)通常采用PC、PMMA等注塑材料，雖然提高了產(chǎn)品的硬度，但是由于缺乏足夠的彈性，曲面較小，只適用于扁平曲面產(chǎn)品，所以為了改善這一缺陷，也嘗試通過加入絨布、皮革等具有一定彈性的材料完成產(chǎn)品的注塑成型。IMR是一種模內(nèi)轉(zhuǎn)印技術(shù)，其英文全稱為IN MOLDING ROLLER。IMR技術(shù)工藝與IML技術(shù)有所區(qū)別，IMR通過將印刷好的薄膜卷成滾筒卷狀袋，然后安裝到注塑機(jī)內(nèi)，完成后續(xù)的注塑工藝。IMR技術(shù)的區(qū)別與其他技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)在于注塑完成后，油墨只會(huì)出現(xiàn)在產(chǎn)品表面，并不會(huì)四處噴濺，而且薄膜也不會(huì)脫離卷帶。IMF是在IML技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改革研發(fā)的一種適用于多曲面的模內(nèi)注塑技術(shù)，英文全稱為IN MOLDING FILM。IMF與IML技術(shù)工藝流程基本相似，唯一的區(qū)別在于IMF為了增強(qiáng)產(chǎn)品的彈性，會(huì)在注塑前將薄膜進(jìn)行拉伸使其達(dá)到曲面生產(chǎn)需求狀態(tài)，然后再放置到模具進(jìn)行注塑成型。IMF和IML技術(shù)所采用的注塑材料一模一樣，IMF技術(shù)改善了IML和IMR彈性缺失的不足，能夠滿足多曲面產(chǎn)品的需求并廣泛應(yīng)用于多曲面產(chǎn)品生產(chǎn)中。

IMD三種技術(shù)相輔相成，IML和IMF技術(shù)基本相似，唯一區(qū)別在于IML技術(shù)主要應(yīng)用于扁平曲面產(chǎn)品的生產(chǎn)，而IMF則更適用于多曲面產(chǎn)品。IMR技術(shù)本質(zhì)是模內(nèi)轉(zhuǎn)印，與IML和IMF模內(nèi)注塑技術(shù)有著截然不同的差異，導(dǎo)致最終呈現(xiàn)出的產(chǎn)品外表面狀態(tài)也會(huì)有所不同。IMR是直接將油墨放置在外表面，而IML和IMF的油墨層在第二層，外表層是膜片。在汽車內(nèi)飾生產(chǎn)應(yīng)用中可以根據(jù)不同產(chǎn)品的需求選用適宜的IMD生產(chǎn)技術(shù)。

1.2 IMD的主要工藝工序

1.2.1 ML和IMF的工藝工序

IML和IMF技術(shù)的工藝工序主要包括以下流程：

①剪裁薄膜：將選定好的薄膜帶按照預(yù)先設(shè)計(jì)的尺寸和形狀有序進(jìn)行裁剪。

②油墨印刷：將提前設(shè)計(jì)好的圖案形狀在裁剪好的薄膜上進(jìn)行印刷。

③印刷圖案固定：為了防止油墨在注塑過程中四處噴濺，需要提前將油墨印刷固定在已裁剪好的薄膜上。

④油墨保護(hù)膜：為了保護(hù)印刷圖案在注塑前不被損壞，需要給印刷好的薄膜的油墨一面覆上一層保護(hù)膜，防止在印刷過程中因操作不當(dāng)不慎刮花。

⑤校準(zhǔn)定位孔：定位孔是為了更好地方便于后續(xù)的工藝操作，尤其是在大批量產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，避免在注塑過程中出現(xiàn)留白或變形的不良品，影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

⑥高壓/熱成型：校準(zhǔn)定位孔后，將印刷好的薄膜遵循之前商定好的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行沖壓，實(shí)現(xiàn)曲面產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，通常來說，該步驟需要高溫、高壓環(huán)境下完成操作。

⑦剪切薄膜外形：當(dāng)沖壓完成之后，校準(zhǔn)定位孔，將已經(jīng)成型的薄膜邊緣多余的材料進(jìn)行裁剪。

⑧材料注塑：完成產(chǎn)品注塑操作，將注塑后的膜片與產(chǎn)品融合起來。

⑨開模：開展后續(xù)產(chǎn)品的注塑操作的準(zhǔn)備工作。

IML和IMF的工藝工序十分相似，都包含了以上九種工序流程，最大的區(qū)別在于IMF較IML技術(shù)多了一道熱成型和兩次校準(zhǔn)定位孔的流程。熱成型工序是為了能夠提高產(chǎn)品的彈性，通過熱沖壓使其狀態(tài)達(dá)到多曲面的設(shè)計(jì)需求，校準(zhǔn)定位孔也是為了滿足多曲面的生產(chǎn)需求，防止在生產(chǎn)過程中成型薄膜出現(xiàn)留不良現(xiàn)象。

1.2.2 IMR的工藝工序

IMR技術(shù)前期的平面印刷和油墨干燥相關(guān)工藝與IML及IMF技術(shù)相同，明顯的差異在于模具注塑方式的不同。IMR是通過模內(nèi)轉(zhuǎn)印，而IML和IMF則是通過模內(nèi)直接注塑。IMR的模內(nèi)轉(zhuǎn)印流程主要包括以下流程：

①校準(zhǔn)定位孔：將薄膜卷成滾筒形狀，然后按照設(shè)計(jì)需求標(biāo)示定位孔。注塑機(jī)內(nèi)裝有勘測(cè)儀器，可以精確校準(zhǔn)定位孔，在定位標(biāo)示的輔助下完成薄膜定位。

②材料注塑：將薄膜安裝在模具的前模面，在產(chǎn)品注塑過程中油墨曾就會(huì)直接榮薄膜上剖離然后覆蓋在注塑零件上，完成印刷圖案的轉(zhuǎn)印。由于薄膜在前模面并不會(huì)隨著油墨的轉(zhuǎn)印而脫離模具，外層薄膜依舊與薄膜卷帶連接在一起。

③開模：膜內(nèi)轉(zhuǎn)印后注塑完成，產(chǎn)品成型，這時(shí)將薄膜滾筒旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)定位孔為準(zhǔn)。然后校準(zhǔn)定位孔開始下一個(gè)產(chǎn)品的注塑準(zhǔn)備工作。

2 IMD的優(yōu)缺點(diǎn)分析

IMD作為科技背景時(shí)代下一種新型注模技術(shù)，與其他傳統(tǒng)技術(shù)相比具有顯著優(yōu)勢(shì)，其一，可以通過IML和IMF技術(shù)的融合實(shí)現(xiàn)扁平面和多曲面產(chǎn)品的注塑需求，增強(qiáng)產(chǎn)品外表的呈現(xiàn)效果;其二，IMD技術(shù)將油墨放置在薄膜之后，在注塑過程中可以防止油墨圖案被刮花，產(chǎn)品外表圖案保存時(shí)間長，抗磨損;其三，操作靈活，能夠在不換模具的情況下轉(zhuǎn)變印刷圖案及顏色;其四，技術(shù)全面，功能多樣，可以駕馭多種風(fēng)格產(chǎn)品的印刷注模，滿足市場多元化產(chǎn)品的需求;其五，可以在薄膜內(nèi)側(cè)貼上產(chǎn)品商標(biāo)，提高產(chǎn)品防偽效果，有效保障產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量;其六，IMD技術(shù)選用的薄膜材質(zhì)特殊，不僅硬度強(qiáng)，而且透過率極高，即使油墨層放置在薄膜后面也能將圖案顏色清楚印刷出來;其七，IMD技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品外表面都有一層防水保護(hù)膜，能夠有效避免產(chǎn)品在遇水后遭到損壞;最后，IMD技術(shù)先進(jìn)，操作工序工藝簡單上手，在一定程度上推動(dòng)了產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提升，優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。然而IMD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中通常也存在一些不足，例如，IMD技術(shù)對(duì)注模設(shè)備、薄膜材質(zhì)等生產(chǎn)要素要求嚴(yán)苛，在前期生產(chǎn)籌備中需要投入大量資金，對(duì)于一些中小生產(chǎn)企業(yè)來說資金負(fù)擔(dān)過重;IMD技術(shù)一般適用于大規(guī)模、批量化產(chǎn)品的生產(chǎn)，如果產(chǎn)量過小，單個(gè)生產(chǎn)成本非常昂貴。

3 IMD各技術(shù)產(chǎn)品特點(diǎn)比較

從產(chǎn)品產(chǎn)量上來說，IMR適用于超大規(guī)模產(chǎn)品數(shù)量的生產(chǎn)，起訂產(chǎn)量通常設(shè)定在10萬以上，而IML和IMF生產(chǎn)數(shù)量和批量相對(duì)靈活點(diǎn)，適用于一般規(guī)?；虼笠?guī)模數(shù)量和批量產(chǎn)品的生產(chǎn)?？傊?，IMD包含的IMR、IML和IMF三種技術(shù)皆適用于一定規(guī)模的批量生產(chǎn)，對(duì)產(chǎn)品的數(shù)量和批量有一定的需求。

從產(chǎn)品表面形狀分析，IMR技術(shù)主要針對(duì)的是扁平面產(chǎn)品，注塑的圖案表面需要盡可能地平整，曲面起伏變化不大，該技術(shù)能夠承受的表面圖案高度最高為1.5mm。而IML和IMF技術(shù)彌補(bǔ)了IMR的不足，通過拉伸薄膜提高了彈性滿足多曲面三維產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。

從產(chǎn)品表面耐磨性角度分析，IMR技術(shù)是采用的模內(nèi)轉(zhuǎn)印技術(shù)，油墨層是在產(chǎn)品的最外表層，在生產(chǎn)使用過程中印刷的油墨圖案往往會(huì)被不慎刮花。但是IML和IMF將油墨層放置在薄膜的第二層，較好地維護(hù)了油墨圖案的完整性，且選用的薄膜外表層越磨亮，不僅提高了產(chǎn)品的耐磨性能，還促使產(chǎn)品外表面更加光潔美觀。

從印刷效果反饋結(jié)果分析，IMR工序工藝流程簡單，印刷技術(shù)相對(duì)局限，基本只適用于轉(zhuǎn)印效果的生產(chǎn)，在生產(chǎn)注模過程中如果需要對(duì)產(chǎn)品顏色進(jìn)行更改比較麻煩。然IML和IMR技術(shù)產(chǎn)生的油墨效果則可以使用多種顏色，滿足生產(chǎn)多元化的需求，可以在印刷過程中隨機(jī)改變顏色。

綜上來說，IMR由于耐磨性能較差，在使用過程中產(chǎn)品表面的圖案顏色容易被刮花，所以IMR不適用于生產(chǎn)按鍵等需要較強(qiáng)耐磨性的產(chǎn)品，而IML和IMF則可以用于生產(chǎn)按鍵等系列產(chǎn)品。

4 IMD技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用

IMD技術(shù)最初應(yīng)用于汽車內(nèi)飾的儀表盤、按鈕按鍵、中控面板等扁平面產(chǎn)品。然而隨著IMD技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)，目前IMD技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多曲面產(chǎn)品，例如整個(gè)儀器儀表板、汽車頂部甚至發(fā)動(dòng)機(jī)蓋罩等，促使汽車內(nèi)飾制造工藝更加全面化、多元化。IMD技術(shù)的研發(fā)打破了傳統(tǒng)內(nèi)飾工藝的局限，開創(chuàng)了內(nèi)飾產(chǎn)品空間小、曲面大、外觀精美、圖案清晰的制造工序，深受消費(fèi)者青睞并逐漸將IMD汽車內(nèi)飾制造工藝打造成銷售市場的一大特色賣點(diǎn)。

IMD是目前國內(nèi)汽車內(nèi)飾制造市場中比較成熟的新型注模技術(shù)，與其他傳統(tǒng)工藝相比工序工藝流程更加簡單，弱化了一些不必要的生產(chǎn)裝配環(huán)節(jié)，優(yōu)化了產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高了生產(chǎn)效率，保障了生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)在大批量、大數(shù)據(jù)規(guī)模化生產(chǎn)模式下，IMD單個(gè)產(chǎn)品所耗費(fèi)的生產(chǎn)成本極低。IMD技術(shù)不僅有效保障了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，還增強(qiáng)了產(chǎn)品的實(shí)用性和美觀性，延長了使用壽命。當(dāng)前，IMD技術(shù)逐漸完善，已經(jīng)能夠完全應(yīng)用于多曲面、仿金屬、特殊紋理等要求特殊額領(lǐng)域，與其他技術(shù)相比，優(yōu)勢(shì)顯著，擁有廣闊的發(fā)展空間，是未來汽車內(nèi)飾制造工藝的主流趨勢(shì)。

基金項(xiàng)目：2019年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目“汽車內(nèi)飾件IMD薄膜微波加熱預(yù)壓成型工藝研究”（編號(hào)2019KY1430）。

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