Characterization of the micro injection molding of micro- and nano- structured polymer surfaces

The micro injection moulding process has a set of advantages that makes it commercially interesting, with potential for further developments in the future. In this sense, its application to the replication of surfaces characterized by micro and nano-structures has been the focus of many researches. In this work, the micro injection moulding process for the manufacturing of nanofeatures and high AR microfeatures was characterized, focusing on the challenges and limitations in the replication. This research completely characterized the micro injection moulding technology, not only considering the process parameters, but also considering the material properties, the interaction between polymer and mould material, and the use of auxiliary technologies like cavity air evacuation and rapid heat cycle moulding. The carried out work confirms previous findings and contributes to extend the state-of-the-art knowledge about the micro injection moulding process, which is considering nowadays a reliable and cost effective means of producing a wide range of micro components in thermoplastics materials.

Tra i processi per la produzione di componenti micro e nano strutturati, il processo di micro stampaggio a iniezione presenta una serie di vantaggi che lo rendono commercialmente interessante. Tale tecnologia è caratterizzata da un elevato grado di riproducibilità, che la rende idonea alla produzione di massa di micro componenti in materiale termoplastico. Parlando di micro prodotti, la qualità del pezzo stampato risulta essere di fondamentale importanza e per questo, negli ultimi decenni, lo studio dei fattori che influenzano la qualità del prodotto finito, sono stati al centro di numerose indagini. Questo lavoro di tesi si pone come obbiettivo l'analisi del processo di micro stampaggio per la produzione di componenti micro e nano strutturati aventi features ad elevato rapporto di forma. Lo studio si concentra soprattutto sulle limitazioni del processo, utilizzando come casi studio delle geometrie particolarmente critiche per il micro stampaggio a iniezione. La caratterizzazione del processo e l'individuazione dei sui limiti sono stati indagati non solo considerando i parametri che influenzano la qualità del prodotto finito, ma anche le proprietà dei materiali termoplastici impiegati, l'interazione tra materiale plastico e stampo, e l'utilizzo di tecnologie ausiliarie come il riscaldamento e raffreddamento rapido dello stampo e l'evacuazione forzata dell'aria dalla cavità. I risultati confermano quanto riportato in letteratura e contribuiscono ad estendere lo stato dell'arte sul processo di micro stampaggio a iniezione, il quale rappresenta ad oggi una tecnologia affidabile ed economicamente efficace per la produzione su larga scala di micro componenti in materiale plastico in diversi settori industriali.