大綱

水洗掃除器污水槽在成型過程中，熱流道噴嘴出現溫度問題，因此外部材料溫度過高無法如期固化。制造商透過Moldex3D探究問題原因，及尋求可能的解決方案。最后透過Moldex3D的3D冷卻模擬技術，驗證異形水路能有效解決產品成型問題，改善良率99.7%。

挑戰

• 短射

• 外表不佳

• 生產周期過長

解決方案

Yuuki透過Moldex3D驗證新的異型水路方案，縮短成型周期，并成功將生產良率提高99.7%

效益

• 實現高質量外觀

• 冷卻時間縮短75%

• 生產良率提高99.7%

• 降低生產成本

案例研究

本項目目的為利用Moldex3D決定合適的熱澆道尺寸，以消除產品表面缺陷；優化制程參數，以改善產品質量；修改冷卻系統，以縮短成型周期。

本案例產品為一污水槽(圖一)，直徑140mm、高180mm、重量270 g，圖二為該產品及熱澆道系統設計。由于熱澆道噴嘴的溫度高達230℃，導致產品需要超過120秒來固化。為了縮短成型周期及改善產品質量，Yuuki提出了三種不同直徑的澆口設計來作比較，直徑分別為2.5mm、3.0mm和4.0mm(圖三)。水路設計則如圖四所示。

圖一 本案例污水槽產品設計

圖二 本產品的熱澆道系統設計

圖三 澆口位置與修改的澆口尺寸

圖四 冷卻水路設計

Moldex3D模擬結果指出，三種澆口設計都會有短射問題。澆口直徑2.5mm、3.0mm和4.0mm的最大波前溫度分別為241℃、239℃和236℃(圖五)；豎澆口的最大壓力也都有達到200MPa，可能就是造成短射的原因。分析結果如圖六所示。

圖五 充填和波前溫度分析結果

圖六 三種不同直徑的澆口設計之Moldex3D模擬結果

根據Moldex3D模擬結果，造成短射的原因是充填結束時的溫度過低，因此必須藉由改良3D冷卻系統來解決此問題(圖七)。Yukki期望將充填時間由8秒縮短為4秒，并達到更均勻的冷卻(圖八)。

圖七 改良后的3D冷卻水路

圖八 改善計劃

經改善之后，仿真結果顯示短射問題已順利解決(圖九)，但每項澆口設計中的豎澆口壓力仍然都是過大。澆口直徑2.5mm、3.0mm和4.0mm的豎澆口壓力分別為200MPa、198MPa和197MPa(圖十)。模溫分布之分析結果則顯示冷卻效率已經改善，代表修改后的3D水路能夠帶來均勻的溫度分布(圖十一)。

圖九 優化水路設計后的充填和波前溫度分析結果

圖十 改善水路設計后的分析結果摘要

圖十一 原始(上圖)與改善后(下圖)3D水路的比較，發現改善后的溫度分布可更均勻

在最終優化中，為了降低豎澆口壓力，樹脂溫度和表面溫度分別提高至250 ℃和80℃，最后成功將豎澆口壓力降至170.27MPa(圖十二)。

圖十二 改善樹脂和表面溫度后之分析結果

結果

在此項目中，Yuuki藉由Moldex3D幫助預測產品潛在缺陷，最終將成型周期由120秒縮短至40秒、將豎澆口壓力降至低于140MPa，并將缺陷率降低至0.2%以下。最后幫助Yuuki獲得了高質量的產品外觀，并節省了產品制造的金錢和時間成本。