傳統的注塑方法不適用于生產厚壁零件，這是因為塑料的低導熱性和相對較高的收縮率導致較長的工作周期和嚴重的收縮痕跡。因此，制品的厚壁表面出現凹陷，甚至整個制品產生翹曲變形。另外，傳統的注塑方法也不適用于封閉的中空零件，因為不可能抽出型芯。
氣體輔助注塑成型(簡稱氣輔成型)技術是20世紀90年代末才進入實用階段的一項新技術，它解決了以上問題，并廣泛地應用于家電、汽車、航天、日常生活用品中，顯示出強大的優勢和廣闊的發展前景。
2氣體輔助注塑成型原理
在氣體輔助成型過程中，將壓力氣體(一般為氮氣)注射到模具型腔的熔料內，氣體作為臨時的無比柔韌的型芯件，可在任意厚度截面上形成中空。
2.1氣體的引入形式
氣體輔助成型的氣體引入形式一般分為三種：
(I)氣體可通過注射噴嘴進入流道系統內，再進入制品中。
(2)氣體可通過注射銷進入流道系統內，再進入制品中。
(3)氣體可直接注射到模腔內。
2.2氣體輔助成型基本步驟
氣體輔助成型一般可分為以下四個階段(如圖1所示)：
(1)熔體注射階段：在模具中注射填充量不足的塑料熔料。
(2)氣體填充階段：在熔融塑料未完成充滿模腔前，將計量的定量氣體由特殊噴嘴注射入熔體中央部分，形成擴張的氣泡，并推進前面的熔化芯部，從而完成填充模具過程。氣體注射時間、壓力、速度非常重要。
(3)冷卻保壓階段：在工作循環的冷卻階段，氣體將保持較高的壓力，氣體壓力將補償塑料收縮導致的體積損失。達到某種程度時，氣泡將進一步滲透到熔體中，即二次氣體滲透。
(4)最終排氣階段：塑料冷卻定型后，將氣體從最終模制件中抽出。
氣體在輔助注塑的開始階段稱為初始氣體滲透，在這個過程中，氣泡首先滲透到模具中聚合物熔料可以流動到的尚未填充的區域。特別是在之后的二次氣體滲透階段，氣泡將趨向于在熔化塑料芯部沿阻力最小的路徑滲透。熔料壓力最低或者溫度最高的地方，其阻力最小。其結果是，氣體輔助產生的中空截面的壁厚通常不會均勻一致(圖2)。當流動通道為圓形時則是一個例外情況(圖2a)，若模具均勻冷卻，流動條件在整個圓周都很相似，零件壁厚將基本一致，芯部與外表面同心;其它形狀則會產生不同的結果，在矩形通道中(圖2b)，在邊角區域的流動阻力較大，冷卻作用較強，氣體通道將構成近似橢圓形，使零件的邊角部分壁厚較大，這一般不是問題，因為在二次滲透階段，氣體壓力作用可避免在表面形成收縮痕跡。此原理也適用于不規則形狀通道(圖2c)，芯部形狀將不會與通道形狀完全一致，邊角部分將相對較厚。
3氣體輔助注塑制品的分類
氣體輔助成型的制品可根據結構形式與截面形狀不同分為兩大類(圖3)：
(1)“封閉式通道”零件：截面很厚的物體，如汽車的扶手和手柄基本是由氣體形成整個芯部，由于氣體容易流過通道，要求氣體不滲透的區域很少，因此，這些零件容易加工。
(2)“開放式通道”零件：該類零件從設計上更加靈活多變。普通的薄壁零件其上有較厚的氣體流動通道，其作用類似于普通的筋板，但不會產生收縮痕跡。這些成為“開放式通道”零件。“開放式通道”經常用于有強度、剛度穩定性和良好外觀要求的大中型零件，如蓋、殼、和面板即為典型應用。
4 制品設計原則
4.1“封閉式通道”制品設計原則
(1)制品截面最好是圓形或接近圓形，避免尖角，采用大的圓角過渡(圖4)。
(2)采用矩形截面時，氣道通常為橢圓形。為保證氣體穿透的均勻性，應滿足b≤(3-5)h(圖5)。
(3)氣道轉彎處制件應有足夠大的圓角半徑，應避免內外轉角處壁厚差異。
(4)氣道截面尺寸變化應平滑過渡(圖6)。
(5)氣道入口不應設置在外觀面或制件承受機械外力處。
(6)氣道入口應接近澆口，以保證氣體與熔體流動方向一致。
4.2“開放式通道”制品設計原則
(1)在設計加強筋時應避免設計又細又密的加強筋，尺寸太小無法給氣體提供良好的通道，會出現“鼓泡”現象，可改進為較厚、較少的加強筋，但尺寸太大又會造成局部的熔體堆積，冷卻收縮后形成表面凹陷。圖7給出了氣道的幾何尺寸的推薦值。
(2)平板的厚度不宜超過4mm，否則易產生“指印效應”—氣體竄入到平板部位，降低零件的強度(圖8)。
(3)當制件僅有一個引入口而要形成多個加強筋時，氣道不能形成回路。因為會在分支前端熔體交匯處形成熔接痕，可采用“放射狀”通道或“歧管狀”通道(圖9)。
(4)氣道布置應均勻，盡量延伸至制品末端。因為氣體為非粘性的，入口至末端的整個氣道空間壓力分布完全一致，因此氣體穿透程度越高，制品的壓力分布越均勻，冷卻出模后的殘余應力越小，則翹曲變形傾向越小。
5 氣體輔助注塑成型的應用實例
5.1 手柄
在生產手柄時，我們希望手柄相對較厚，以便適合手握并且足夠堅固。在傳統注塑中，為保持截面較薄，我們不得不使手柄的型芯適合模具設計，這意味著從外部取出型芯，一般形成H截面。結果是，手柄握感不舒服、難以保持清潔，外型也不美觀。氣休輔助注塑則使我們能設計厚的、中空的、平滑手柄，易于手握及美觀(如圖10所示)。
4.2 汽車扶手
在傳統注塑中，需在一組模具中制作兩個匹配的薄“殼”件，然后將它們裝配在一起，形成最終的扶手。這需要精密模具以保證零件的相互匹配，但這樣會由于裝配操作而增加成本。氣體輔助注塑使我們能夠生產單一的中空零件，而且外觀相同，并降低了裝配操作的成本(如圖11所示)。
