大綱

本案例產品為汽車窗戶的包邊件，包含三個嵌件：透明玻璃、玻璃滑道(GRC)及小的鋁制嵌件。其中玻璃滑道的變形造成產品無法滿足間隙面差的要求，進而導致組裝困難。DURA Automotive工程師利用Moldex3D找出變形的主因，由于PVC厚壁和GRC接觸，導致產品功能問題。DURA Automotive工程師于是利用ABS嵌件來減少產品厚度與變形，同時保有強度。透過Moldex3D模擬工具輔助，DURA Automotive 能有效優化產品設計，進而改善翹曲，順利進行產品組裝。

挑戰

• 翹曲導致組裝困難

• 凹痕

• 縮短冷卻時間

解決方案

DURA利用Moldex3D驗證GRC的改良設計，以解決翹曲、冷卻和凹痕問題

效益

• 改善流動平衡

• 降低X方向變形量80%，滿足間隙面差需求，順利進行組裝

• 消除凹痕

• 縮短冷卻時間66%

• 縮短開發周期

案例研究

DURA的車窗包邊件面臨無法滿足間隙面差要求的問題。該產品由透明玻璃、玻璃滑道(GRC)及小的鋁嵌件三種嵌件所組成，并以PVC材料包覆(圖一、圖二)。雖然GRC旁的PVC厚度是造成變形的原因，但為了達到組裝需求，DURA仍不能犧牲此PVC厚度。

圖一 車窗包邊件嵌件：(1)透明玻璃、(2)玻璃滑道(GRC)、(3)鋁嵌件

圖二 實際組裝圖

然而在成型之后，由于產品不均勻收縮和PVC的冷卻問題，導致GRC在X方向產生5 mm的變形(圖三)，而使得實際組裝時，產品無法滿足間隙面差的要求，也因此無法順利組裝。DURA于是利用Moldex3D來分析現行問題之間的關聯，并找出GRC偏差的原因(圖四)。

圖三 GRC的變形問題

圖四 Moldex3D翹曲分析結果，捕捉到GRC在X方向有5mm的變形

Moldex3D分析結果顯示GRC變形問題，DURA藉此找出成因，包括GRC旁的PVC厚度不均(圖五)、冷卻結束時產生的熱點(圖六) 、不均勻的產品收縮，以及不充足的冷卻時間等。而造成冷卻問題的原因，是受限于產品成本的關系，因此DURA必須縮減冷卻時間。除此之外，在冷卻時間結束時，還發生凹痕問題(圖七)。

圖五 本產品的厚度不一，最厚區域為13.4 mm，最薄區域為0.5 mm

圖六 塑件熔融區域的等位面圖，顯示出產品在冷卻結束時，核心仍有熔融的現象

圖七 冷卻結束時發最深的凹痕有0.1 mm

為了改善變形問題，DURA多次的產品設計和制程參數修改，仍無法達到間隙面差要求。因此他們決定在設計變更時，加入一個ABS嵌件，如此就不必犧牲產品厚度(圖八、圖九)。DURA并同時透過Moldex3D進行設計變更的模擬驗證。

圖八 修改后的產品設計

圖九 原始設計及設計變更的網格圖，設計變更中多了一個ABS嵌件

DURA最后成功找到了優化的設計，根據Moldex3D的分析結果來調整，有效改良翹曲問題(圖十、圖十一)、并克服組裝難題。同時所需的冷卻時間也由112秒縮短至38秒(圖十二、圖十三)，凹痕問題也獲得解決(圖十四)。

圖十 修改設計后，X軸方向翹曲由5 mm縮減為1 mm

圖十一 實際組裝圖也顯現加入ABS嵌件后，X軸方向翹曲縮減為1 mm

圖十二 塑件熔融區域等位圖顯示，加入ABS嵌件后，核心熔融的問題已改善很多

圖十三 加入ABS嵌件后，所需的冷卻時間縮短了，到達頂出溫度時，只需35至40秒便足夠

圖十四 凹痕由0.1 mm改善為0 mm

結果

DURA使用Moldex3D驗證產品設計變更方案，發現將ABS嵌件放在肉厚處不但不會減弱產品強度，同時能減少GRC厚度近85%。Moldex3D協助DURA Automotive成功找出影響變形的原因，并且驗證優化后的方案可以有效降低翹曲、凹痕及優化成型周期(表一)。

表一 原始設計和設計變更結果比較