隨著氣候變遷日趨嚴重，企業開始面臨越來越大的壓力，亟需解決 ESG（環境保護、社會責任、公司治理）問題，在獲利能力和社會影響之間取得平衡。國際間許多環境政策也在刺激企業往綠色經營的方向邁進，包括美國電子產品環境影響評估工具（EPEAT）、美國2035年前實現100%只購買 零排放汽車 (ZEV) 政策，以及歐盟的循環經濟行動方案等。使用回收材料制造產品、并實現「可再生性設計」也成為一項重要的商業目標。例如汽車產業中，福特一直在使用海洋塑料來替代汽車零部件；戴爾則開發了更易于回收的計算機，并計劃到2030年前至少使用50%的回收原料制造所有產品。

盡管可再生性設計的概念目前已有許多成功實例，但其仍是一項極具挑戰性的任務。設計師在產品設計過程中，很可能會遇到以下問題：

1. 如何找到與原生塑料具有相似特性的合適回收材料

2. 使用再生材料時，如何減少生產上的不確定性

3. 如何驗證正確的產品設計并確保產品質量

4. 如何降低制造過程中的重工和廢料成本

這些問題乍看或許很令人傷腦筋（事實上也的確如此），但只要使用正確的工具，事情就會變得簡單許多。

 

Moldex3D材料中心
提供精確的再生料數據

在設計時間選擇理想的材料，對于降低生產失效率和保證良好的成型性能至關重要。然而由于再生塑料的分子結構分解和回收次數，使其物理特性與原始材料差異很大。若要克服這項困難，可以向Moldex3D 材料中心提交材料測試需求，該中心擁有ISO 17025 認證，并配備一系列高質量的量測儀器，可協助企業取得準確的材料數據。

圖一 Moldex3D材料中心配備的量測儀器

Moldex3D專家會針對客戶提供的再生材料和原始材料進行量測。透過客制化的APP可獲得所需的材料信息，其中包括5種不同混合百分比的剪切黏度，以及剪切黏度如何受回收次數的影響，幫助客戶找到與原生塑料具有相似加工特性的混合材料。

圖二 ABS回收料濃度對黏度的影響

圖三 不同回收次數材料的流變特性

這些材料信息可應用在CAE模流分析中，以確保更精確的模擬結果。以下段落將進一步說明。

Moldex3D模流分析軟件
模擬成型結果、解決潛在缺陷問題及驗證可再生性設計

在進行新產品設計時，我們需要考慮很多面向：

1. 產品的可制造性設計（DFM）

2. 產品是否符合質量標準？

3. 是否有潛在的設計問題（收縮、翹曲、凹痕、內部應力等）？

4. 這是最優化的設計嗎？

可再生性設計使得整個過程更加復雜，原因是回收材料的特性與原生塑料不同，并且對成型結果影響甚巨。此外，許多傳統的設計和制造方法，如嵌件成型和黏合等，也必須由可再生性設計技術取代，以制造循環塑料產品。以往我們需要進行大量模具測試，并依賴模具制造商的經驗，才能夠找到合適的設計；但現在只要借助Moldex3D模流分析軟件、并擁有準確的材料數據，即可輕松達成以下目標：

• 驗證可再生性設計 (DfR)

• 找出材料特性導致的潛在設計問題

• 找到最優化的解決方案

這些都能在試模前完成！

 

以圖四為例，圖中顯示了使用再生料時的常見問題。PP_R100（回收料）的黏度高于原生塑料PP，原因是回收已改變了它的材料特性。

圖四 PP_virgin與PP_R100的黏度比較(1)

經由Moldex3D模擬得知，再生料的熔膠流動速度比PP慢得多，導致嚴重的流動遲滯，產品末端可能會出現短射。

圖五 PP_virgin與PP_R100的流動波前比較(1)

得知上述信息后，我們可以修改加工條件（熔膠溫度、模具溫度、流速等）以調整黏度曲線，使其與原始材料PP的結果相似，以避免潛在的設計問題。

圖六 PP_virgin與PP_R100的黏度比較(2)

當以新的加工條件和黏度再次進行模擬時，可以看到流動遲滯得到了改善。

圖七 PP_R100在調整成型參數前后的流動波前比較(2)

Moldex3D模流分析軟件還可預測塑件翹曲，讓使用者能夠根據模擬做出適當的設計決策，以預防潛在的成型缺陷。

圖八 翹曲：總位移量

在仿真和驗證產品設計之后，以適當的方式儲存數據也是至關重要。整個成型工作流程中，涵蓋了大量寶貴的數據和經驗，包括材料特性、機臺規格、Moldex3D CAE分析項目、模具信息、試模條件和成型結果等。這時就需要Moldex3D iSLM，專為模具設計和塑料工程打造的云端數據管理平臺，可幫助企業儲存、管理和運用大數據庫。無論有多少回收料需要加工，iSLM 都可以幫助企業確實存取關鍵數據，以備將來使用。

透過取得準確的材料數據并善用模流分析軟件，即能驗證可再生性設計，并用最少的試模次數找到最優化的解決方案。更重要的是，透過減少試模過程中的廢料和重工成本來簡化生產，將可實現永續發展的愿景。

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