化學(xué)發(fā)泡成型(Chemical Foaming Molding, CFM)是一種藉由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而填滿模穴的成型工藝；聚氨酯(polyurethane, PU)發(fā)泡成型則為化學(xué)發(fā)泡成型中常見的一種。聚氨酯發(fā)泡體具可撓性與高彈性，可應(yīng)用于汽車工業(yè)如儀表板、方向盤、座椅；冷凍工業(yè)如冰箱的隔熱層、保溫夾層，制鞋工業(yè)如鞋底，以及醫(yī)療工業(yè)如病床床墊、手模等等。

聚氨酯發(fā)泡制程中的挑戰(zhàn)是短射現(xiàn)象。如果注入的原料過(guò)少，加上發(fā)泡量不足或固化速率過(guò)快，就會(huì)造成短射；但注入的原料過(guò)多，雖能充飽模穴，但后續(xù)的發(fā)泡行為就會(huì)產(chǎn)生大量廢料。

Moldex3D PU化學(xué)發(fā)泡模塊目前支持的聚氨酯發(fā)泡制程，透過(guò)CAE模擬考慮熔膠在模腔中的固化動(dòng)力學(xué) (Curing Kinetics)和發(fā)泡動(dòng)力學(xué)(Foaming Kinetic)計(jì)算。透過(guò)聚氨酯發(fā)泡模擬分析，使用者能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)充填和發(fā)泡階段的動(dòng)態(tài)行為，并且優(yōu)化注塑條件與原料注入，改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

在Moldex3D的發(fā)泡參數(shù)設(shè)定中，可以控制由熔膠與產(chǎn)生的氣體混合的總澆鑄之體積百分比、射出體積、射出量，決定射出的熔膠量。同時(shí)在進(jìn)階設(shè)定中可控制發(fā)泡計(jì)算的結(jié)束時(shí)間，以及在分析結(jié)果中，使用者可選擇觀看特定的結(jié)果，例如：流動(dòng)波前時(shí)間、密度、溫度、轉(zhuǎn)化率、發(fā)泡轉(zhuǎn)化率、氣泡尺寸大小、氣泡數(shù)目與密度，翹曲變形等。

此外有幾項(xiàng)重要因素也會(huì)影響發(fā)泡結(jié)果顯示的行為，包括重力、逃氣設(shè)定、不同水(發(fā)泡劑濃度)比率、是否使用發(fā)泡旋轉(zhuǎn)成型等。在重力作用下，低黏度PU發(fā)泡將會(huì)沿著模腔底部流動(dòng)(圖一)；逃氣位置部分，逃氣間隙可排出空氣并使熔體流動(dòng)暢通無(wú)阻，沒(méi)有排氣的區(qū)域則會(huì)產(chǎn)生壓縮空氣，提高熔膠流動(dòng)阻力(圖二)；另外，水為主要的發(fā)泡劑，水的比率越高則發(fā)泡越快速，可縮短填充時(shí)間(圖三)。

圖一 有無(wú)使用重力作用之模流分析結(jié)果差異

圖二 不同逃氣間隙將影響流動(dòng)行為

圖三 使用不同水濃度，影響氣體發(fā)泡反應(yīng)速度

透過(guò)Moldex3D PU化學(xué)發(fā)泡模塊的3D聚氨酯化學(xué)發(fā)泡制程仿真，讓使用者可藉由充填/熟化的分析，更容易評(píng)估適合的生產(chǎn)條件。同時(shí)PU化學(xué)發(fā)泡成型模塊提供智能的精靈工具和后處理器，可以提早診斷潛在缺陷以進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，有效縮短上市時(shí)程。