大綱

史丹利百得公司DTV部門主管William Lai與產(chǎn)品工程師Frank Tsai合作進(jìn)行螺絲起子把手產(chǎn)品案例分析(圖一)。本案例中，產(chǎn)品的螺絲柱出現(xiàn)縫合線，導(dǎo)致產(chǎn)品容易碎裂。透過Moldex3D的模擬，他們得以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出縫合線位置并改善。此外藉由Moldex3D多材質(zhì)射出成型模組包覆成型分析，預(yù)測(cè)ABS和TPE雙料結(jié)合后的溫度，并優(yōu)化成型條件。

圖一 產(chǎn)品開發(fā)流程

挑戰(zhàn)

• 縫合線造成產(chǎn)品碎裂

• 雙料設(shè)計(jì)造成額外的成本和時(shí)間花費(fèi)

• 冷縫合線和霧狀表面

解決方案

透過Moldex3D的模擬，修改縫合線位置、優(yōu)化雙料結(jié)合成型條件、優(yōu)化澆口設(shè)計(jì)并獲得準(zhǔn)確的軸心偏移數(shù)值

效益

• 變更縫合線位置，而能順利通過落摔測(cè)試

• 優(yōu)化成型條件，讓ABS和TPE兩種塑料達(dá)到優(yōu)化結(jié)合

• 解決冷縫合線和霧狀表面問題

• 螺絲起子把手案例中，獲得準(zhǔn)確的軸心偏移數(shù)值

• 縮短工具制造時(shí)間并降低成本

案例研究

史丹利百得DTV團(tuán)隊(duì)使用Moldex3D來觀察第一射和第二射的行為及縫合線位置，期望改善螺絲起子把手的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和外觀。

在第一個(gè)案例中，Moldex3D準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出縫合線位置，同時(shí)也是縫合線產(chǎn)生的區(qū)域(圖二)。因此接下來便可根據(jù)模擬結(jié)果，修正產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)以變更縫合線位置，達(dá)到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免在工具制造階段還要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，造成成本浪費(fèi)

圖二 Moldex3D可預(yù)測(cè)出縫合線位置

第二個(gè)案例中，Moldex3D可模擬包覆成型中第一射和第二射的流動(dòng)波前，讓使用者可觀察ABS和TPE結(jié)合后的行為、流動(dòng)波前和溫度，以優(yōu)化成型條件，在工具制造前就可讓兩種塑料的結(jié)合獲得優(yōu)化控制(圖三、圖四)。

圖三 Moldex3D可模擬第一射和第二射中雙料的行為

圖四 由Moldex3D雙料共射成型模組可以預(yù)測(cè)第二射與第一射接觸時(shí)，
重新熔融第一射表面的溫度皆大于材料的相變化溫度，因此可預(yù)期兩者介面應(yīng)有良好的結(jié)合

由于螺絲起子把手由半透明材料制作，且直徑過粗，容易產(chǎn)生冷縫合線和霧狀表面(圖五)。因此在第三個(gè)案例中，以Moldex3D同時(shí)模擬不同的澆口設(shè)計(jì)的成型條件、形狀及尺寸，找出能夠解決冷縫合線和霧狀表面問題的設(shè)計(jì)。改變了進(jìn)澆位置后，不但原本的噴流現(xiàn)象獲得改善(圖六)，同時(shí)透過流固耦合預(yù)測(cè)，也改善了螺絲起子中的金屬件偏移量，避免工具制造上的許多問題。

圖五 冷縫合線和霧狀表面問題

圖六 改變進(jìn)澆位置后，冷縫合線和霧狀表面獲得改善

Moldex3D協(xié)助完成澆口形狀、尺寸及進(jìn)澆位置優(yōu)化，改善了塑料流動(dòng)行為和流固耦合數(shù)值，史丹利百得DTV團(tuán)隊(duì)得以順利進(jìn)行后續(xù)的CNC樣本測(cè)試、EMC和EMI測(cè)試、可靠度測(cè)試、裝配驗(yàn)證等工作。

結(jié)果

DTV團(tuán)隊(duì)的任務(wù)是幫助工程師在實(shí)際制造前，預(yù)測(cè)潛在的設(shè)計(jì)和制造問題，而Moldex3D就成了得力助手，不但可模擬塑膠件的生產(chǎn)，還能幫助解決工具制造和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)問題，為工程團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造上省下了可觀的成本和時(shí)間。