大綱

本案例中的產品為油箱外殼，使用PP+GF30與乙烯丙烯橡膠（EPDM）兩種塑料，經由多材質射出成型制程生產。多材質射出制程的難度特別高，玻璃纖維排向必須與流動方向一致，而流動方向將影響到產品是否變形。若產品扭曲的部位無法準確嵌入另一個腔室，EPDM將無法成功充填。此外，要將EPDM完全平衡地填入分層精細的PP+GF30中，也是另一個難題。FARPLAS利用Moldex3D對油箱外殼的制程進行各項分析，最后成功預測出潛在的問題，并省下重復修模的時間。

挑戰

• PP+GF30充填完成后產生的變形問題

• 對EPDM充填的進澆位置和產品局部厚度做出最佳設計

• 需要充足的EPDM充填量，以補滿熱澆道間隙

解決方案

Moldex3D可幫助FARPLAS獲取正確的設計變更信息，協助改善第一次充填(PP+GF30)發生的翹曲問題，以及第二次充填(EPDM)的流動平衡和短射問題。透過高階網格模擬，可得到極為精準的分析結果，與實驗結果幾乎是100%吻合。

效益

產品質量改善：

• 降低PP+GF30充填的總位移量

• EPDM充填達到零短射

• 節省設計修正的時間、縮短生產周期，并降低研發成本

案例研究

本案例目的為解決PP+GF30與EPDM多材質射出成型的翹曲問題。翹曲情形主要發生在第一次充填(PP+GF30)時，因此須針對此階段進行改善，避免其成品無法與第二次充填(EPDM)的組件互相嵌合。同時第二次充填時的模穴，也須有適當的設計，確保充填完整。

FARPLAS首先利用Moldex3D進行第一次充填的模擬，分析結果預測出翹曲問題，于是根據模擬結果進行模具設計，并同步進行第二次充填模擬。FARPLAS針對第一次充填進行的修正包括：在部分區域增加肋條設計作為支撐，以強化產品堅固性；部分區域則移除肋條，使產品厚度較平均(圖一)。經上述變更后，翹曲問題獲得明顯改善(圖二)。

圖一 與原始設計(左)相比，變更后的設計肋條增加了，并移除部分區域的肋條

圖二 原始設計(左)缺乏支撐的肋條，翹曲變形較嚴重(最大值為2.78mm)，變更后的設計(右)多了支撐肋條，
翹曲情形改善(最大值為2.47mm)

在第二次充填的部分，Moldex3D偵測出充填不完整而導致短射的現象。因此FARPLAS針對第二次充填進行產品幾何(圖三)和厚度(圖四)的修正，改善了EPDM的流動行為，使充填完整，并成功解決了短射問題。

 

圖五 原始設計(左)的短射問題經設計變更后(右)已獲得解決

除了從分析結果看出設計變更后，翹曲和短射問題都獲得改善之外，FARPLAS也以實驗驗證模擬的準確性。實驗結果發現，將模流分析的網格等級從3提高到5之后，結果幾乎是100%準確。圖六及圖七分別為EPDM充填的原始設計和設計變更比較，皆可發現模流分析和實驗結果相符合。

結果

經由Moldex3D網格等級5的模流分析，可清楚了解多材質射出制程中，PP+GF30和EPDM兩次充填的流動行為，并藉由實驗驗證其準確度幾乎達100%。Moldex3D幫助FARPLAS在實際生產前，提前預測潛在的制造難題，并及早做出必要的修正，避免耗費過多的時間成本在重復試模。