大綱

鑄模法是常見的隱形眼鏡制作方法，透過射出成型技術(shù)制作隱形眼鏡殼模的基弧與前弧(圖一)，接著在二者之間灌入高分子化合物，固化而成隱形眼鏡。由于隱形眼鏡殼模需要二次加工，尺寸精度要求高，收縮變形的容許范圍也相當(dāng)嚴(yán)苛。臺(tái)科大學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室原有之隱形眼鏡模具，導(dǎo)入Moldex3D模流軟件，藉由專家分析模塊的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法(DOE)，判別最佳成型參數(shù)，以此進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，成功改善產(chǎn)品翹曲變形問題。 

圖一 隱形眼鏡殼模之基弧與前弧

挑戰(zhàn)

• 尺寸收縮變形與翹曲

解決方案

利用Moldex3D 專家分析模塊找出最佳成型參數(shù)，改善產(chǎn)品收縮變形。

效益

• 減少試模時(shí)間與風(fēng)險(xiǎn)，降低人力成本

• 改善產(chǎn)品翹曲變形達(dá)28%

案例研究

本案例的產(chǎn)品為隱形眼鏡殼模，因產(chǎn)品需要經(jīng)過二次加工，尺寸精度尤為重要。為了要提升產(chǎn)品精度，首先，臺(tái)科大團(tuán)隊(duì)透過Moldex3D專家分析模塊進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法分析，找出最佳成型參數(shù)組別，將質(zhì)量因子設(shè)定為『最終總變形量』，再選擇四個(gè)與收縮有關(guān)的控制因子，分別為：模具溫度、熔膠溫度、保壓壓力和冷卻時(shí)間(圖二)。透過軟件分析各因子對(duì)隱形眼鏡殼模變形的影響，得到最佳參數(shù)組別，并可得知得知B因子- 塑料溫度為重要影響參數(shù) (圖三)。

圖二 使用Moldex3D DOE模塊仿真分析之設(shè)定

圖三 因子響應(yīng)圖

除了利用Moldex3D進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法分析取得最佳參數(shù)組合，臺(tái)科大團(tuán)隊(duì)還利用Moldex3D的充填分析檢視原始設(shè)計(jì)的問題點(diǎn)，并成功驗(yàn)證軟件的準(zhǔn)確度。從圖四對(duì)照?qǐng)D可以發(fā)現(xiàn)，Moldex3D模擬原始設(shè)計(jì)在不同充填階段的充填情形，經(jīng)比較后發(fā)現(xiàn)與實(shí)際射出結(jié)果高度相符。 

圖四 短射問題之模擬和實(shí)際射出對(duì)照表

透過Moldex3D充填分析可以了解，原始設(shè)計(jì)(圖五)存在流動(dòng)不平衡的問題。當(dāng)充填至80%時(shí)，基弧已充填完成，但體積較大的前弧卻充填不到一半。為改善流動(dòng)平衡，臺(tái)科大團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，將前弧處的澆口加大(圖六)，并再次利用Moldex3D模擬變更后的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)流動(dòng)平衡已經(jīng)獲得改善。 (如圖七所示)。 

圖五 原始設(shè)計(jì)：存在充填不平衡問題

圖六 設(shè)計(jì)變更：將前弧處澆口加大

圖七 設(shè)計(jì)變更后的充填情形

經(jīng)由CAE模擬原始設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)翹曲變形量，得到的結(jié)果可看出，加總實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法之最佳參數(shù)與模具設(shè)計(jì)改善后效果，可將翹曲改善率提升17.28%。

結(jié)果

Moldex3D DOE 實(shí)驗(yàn)分析法協(xié)助臺(tái)科大團(tuán)隊(duì)快速取得最佳成型參數(shù)組別，提供設(shè)計(jì)變更正確的方向成功降低變形量，避免投入過多的試誤成本，快速達(dá)成產(chǎn)品設(shè)計(jì)與成型制程優(yōu)化目標(biāo)。