大綱

本案例中，Erteco必須找出并解決船只螺旋槳內(nèi)部的玻纖塑料輪轂組件碎裂原因。螺槳轂在船只負重過重的情況下，螺旋槳葉片旋轉時就容易發(fā)生碎裂問題，影響產(chǎn)品的整體質(zhì)量和性能。

挑戰(zhàn)

• 縫合線造成結構脆弱，產(chǎn)品發(fā)生碎裂若以金屬軸環(huán)加強脆弱區(qū)域，成本相當高

解決方案

透過Moldex3D判別發(fā)生組件斷裂的原因，并透過模擬分析驗證新的可行方案

效益

• 優(yōu)化制程條件

• 采用ETT (Ems Tape Technology )增強碳纖維膠帶，發(fā)現(xiàn)可與高分子聚合物完美結合

• 解決輪轂最薄處嚴重的縫合線問題和破裂問題

• 以ETT加強輪轂結構后，成功省下可觀的成本

案例研究

本項目目標為尋找另一更具成本效益的方式，來解決螺旋槳葉片和輪轂連接處在負重過重時容易碎裂的問題(圖一)。制造商Propulse原本是以人工方式將塑件放入機器中，再以金屬軸環(huán)固定以加強結構(圖二)。

圖一 Propulse的螺旋槳模型分解圖，圖中圓圈處為本案例研究的部件。(Propulse AB, 2015)

圖二 本案例原本以金屬軸環(huán)來加強結構

進行第一次的仿真分析，從流動特征中發(fā)現(xiàn)會產(chǎn)生嚴重的縫合線，且位置與螺旋槳葉片旋轉時為輪轂帶來急劇加速度而產(chǎn)生巨大負重的區(qū)域相符合。該區(qū)域又是對象最薄處，因此縫合線的產(chǎn)生會嚴重削弱產(chǎn)品強度。

為改善此問題，Erteco決定改采聚酰胺纖維及碳纖維的合成膠帶 Ems Tape Technology (ETT)來取代原本的方式，并以Moldex3D驗證此新技術。模擬過程中透過感應節(jié)點來監(jiān)測射出成型過程中的溫度和壓力行為。進行第一次射出測試后，發(fā)現(xiàn)膠帶與高分子聚合物無法完美結合。因此Erteco進行兩種不同制程條件的模擬，包括原始設定(圖三)以及提高模溫和料溫的設定(圖四)。

圖三 采用EET的模擬案例(原始設定)

圖四 調(diào)高模溫和料溫后的EET的模擬案例

Moldex3D的分析結果指出，提高模溫和保壓壓力，可協(xié)助有效預防產(chǎn)品收縮，而避免膠帶從母體滑落。原因是高模溫和保壓壓力會稍微拉長產(chǎn)品脆弱處在保壓階段波前溫度高于熔膠溫度的時間，使膠帶和高分子聚合物完美結合。

結果

Moldex3D幫助Erteco的工程師檢視塑件質(zhì)量問題，并在更短的時間內(nèi)針對問題進行快速的修正，達到成本效益。后續(xù)Erteco也可藉Moldex3D做進一步的分析，優(yōu)化新的制程條件并改善生產(chǎn)質(zhì)量。