大綱

首爾科大從2005年開始使用Moldex3D模擬結果來進行專注于機械系統設計的實驗驗證，針對這些驗證發表的多篇論文，對于學術界和工業發展方面都帶來很大的影響。在此所要介紹的成功案例，是多篇研究結果之一。由首爾科大的Keun Park博士與LG Electronics的模具技術中心共同合作，針對使用脈沖式模具溫度控制對冷卻效果的影響進行深入研究。首爾科大與LG Electronics都利用Moldex3D仿真結果來優化產品設計及制造。

挑戰

近年來制造業面臨的挑戰是如何制造出更薄、更輕、質量更好，同時又有足夠結構強度的電子產品。為了確保產品質量，在射出成型的過程中，必須要提高模具溫度以避免潛在的問題如縫合線及殘余應力的發生。不過，提高模具溫度，雖然可以提升對象表面的質量，相對地，冷卻與周期時間也被增長。因此，對于在生產制造中注重效率又有成本考慮的模具設計者，如何同時保持模具溫度、縮短冷卻時間，是一個很重要的課題。

解決方案

動態模具溫度控制就是用來解決類似的問題，此研究建議應用脈沖式模具溫度控制在成型階段的之前和之后交替循環熱水與冷水，來提升產品的質量和生產效率。在冷卻階段，模具溫度可以被迅速降低而不會影響周期時間。此研究也將這份模擬結果，在加熱與冷卻效率這個部份來與傳統的模具冷卻系統作比較。

案例研究

在此研究中，首爾科大依照Moldex3D精準的模擬能力來測量研究模具的瞬時溫度。導入脈沖式模具溫度控制技術，并將導入后測量出的模具表面溫度結果拿來和傳統冷卻后的結果作比較。圖3表示的是使用脈沖式冷卻系統與傳統冷卻系統的比較結果。使用傳統冷卻技術時，在每個周期注入60°C的水，成型周期時間為21秒；另一方面，不同于傳統冷卻技術，脈沖式冷卻系統在0.5秒的充填階段期間，注入80°C的水，接著在后續的11.5秒中，將冷卻水溫降至40°C，最后，在9秒的冷卻與開模階段，注入80°C的水。

圖3. 傳統冷卻系統與脈沖式冷卻系統的冷卻時間比較

Moldex3D瞬時熱傳的3D模擬能力，能夠準確地預測在任何特定時間的溫度分布。圖4與圖5分別表示使用傳統冷卻系統與脈沖式冷卻系統后，模具溫度分布的變化。由圖可看出使用脈沖式冷卻方法，因為熱水和冷水循環交替，可以提高模具溫度，卻不會增加周期時間。

圖4. 使用傳統冷卻系統冷卻后模具溫度分布的變化(單位°C) 

圖5. 使用脈沖式冷卻系統冷卻后模具溫度分布的變化。(單位°C)

如圖6(a)所示，使用脈沖式冷卻系統可有效率地將成型周期縮減20秒左右，與傳統冷卻系統比較下，脈沖式冷卻系統的最高溫比傳統冷卻系統的最高溫高出3.2°C。而圖6(b)可看出使用脈沖式冷卻系統冷卻后的模具至低溫度比傳統冷卻系統冷卻過后的至低溫度少了7.3℃

圖6(a). 總成型周期                                                圖6(b). 最終成型周期

結果

藉由Moldex3D瞬時溫度分布的3D模擬結果，使用者可以準確地預測變模溫技術帶來的影響，并且在開模前就避免成型中會發生的潛在問題。這個研究充分顯現加熱與冷卻的高效率性，且模擬的結果提供了一個快速有效的實驗驗證方法。首爾科大因為使用Moldex3D Advanced及solution add-on模塊，使其能夠為不同的特殊工藝。例如: 壓縮成型及氣體輔助射出成型等，進行實驗驗證。目前許多全球知名的學術機構都已使用Moldex3D，目的不僅只為了學術研究，也同時為了讓學子在學術上、經濟上與技術上都能持續提升競爭力。