用CAE射出仿真技術改善產品結構

■金旸新材料

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前言

CAE仿真（computer aided engineering，電腦輔助工程）能夠把工程師的經驗與想法，通過電腦形成量化數據，模擬過程并隨時跟蹤、優化驗證，形成最優化流程的「最佳輔助」。 不管多前沿、結構多復雜的產品設計，都能通過CAE仿真驗證并優化，因此，在射出成型領域，CAE射出仿真技術多被用于預測及改善產品成型不良。

 

CAE射出仿真技術從產品設計、模具結構、射出工藝等各方面來評估驗證，但因介入仿真分析的時間節點不同、客戶要求不同等原因，最終采用的「最優解」也各有差異。

 

金旸深耕射出成型領域多年，射出仿真 CAE分析的實戰經驗豐富，能夠有效應對制件結構的各種難點，并一一對癥解決。 那么，當客戶提出不允許變更產品結構的情況下，金旸是如何通過優化澆注系統，助力客戶生產出合格的產品的呢？

案例一：充填平衡改善

抗原檢測時，醫護人員使用采樣拭子檢測后，會把拭子頭折斷在試管中，這個動作看似不難，但試想一下，每天都需要重復上萬次，即使簡單的折斷實際上也并不輕松。

 

拭子棒一般采用醫用級ABS材料，具有良好的機械性能，耐熱、耐化學腐蝕、易加工，尺寸穩定。 彼時，金旸也開發了通過FDA認證的醫用級、食品級ABS S20材料，并利用CAE射出仿真技術，對拭子棒折斷處進行改善。

 

圖1：某采樣拭子案例，為單個熱嘴進膠，一模兩穴40棒，實際生產時發現，每穴邊緣的4根拭子棒在斷點處難折斷

 

圖1為某采樣拭子案例，原射出工藝為單個熱嘴進膠，一模兩穴40棒，但實際生產的時候卻發現，每穴邊緣的4根拭子棒在斷點處難折斷。

 

客戶反饋問題后，我們借助CAE 模流分析發現，由于產品及流道本身非幾何平衡分布，因此邊緣處的4根拭子棒會較快充滿，持續過保壓，導致斷點處的材料過于密實，強度相對較高，容易出現難折斷問題。

 

圖2：經CAE射出模擬分析后，改單熱嘴為雙熱嘴進膠，使各拭子棒的末端幾乎同時充滿，充填比較平衡，減少過保壓，從而解決拭子棒難斷的困擾

 

經過進一步采用CAE射出模擬分析后，我們向客戶建議優化熱流道系統，改單熱嘴為雙熱嘴進膠，使各拭子棒的末端幾乎同時充滿，充填比較平衡，減少了過保壓，從而解決了拭子棒難斷的困擾，為特殊時期的抗原檢測增添助益。

 

案例二：外觀浮纖、流痕改善

除了特殊時期的材料和技術支持外，日常生活中，金旸也提供廣泛的材料解決方案支持。 PBT材料性能優異，具有優良的韌性、抗疲勞性、耐熱耐候性，電性能佳、吸水率低，對其進行增強、阻燃改性，可顯著提高其耐熱性、模量、尺寸穩定性及阻燃性。 金旸TG（XX）EX系列，具有高灼熱絲、高CTI的特點，廣泛應用于汽車、電子電氣等行業。

 

圖3：為某電容外殼項目，材料為TG20EX （PBT-GF20 FR），客戶模具采用偏心位置點進膠，實際應用時卻發現遠離澆口端的側面有浮纖、流痕問題

 

圖3為某電容外殼項目，材料為TG20EX （PBT-GF20 FR），客戶模具采用偏心位置點進膠，實際應用時卻發現遠離澆口端的側面有浮纖、流痕問題。

 

圖4：經CAE射出仿真技術分析后，建議客戶將澆口位置向產品中心移動，以改變目標區域的流動表現及玻纖取向

 

我們通過CAE射出仿真技術分析后，提出了改善方案，建議客戶將澆口位置向產品中心移動，改變目標區域的流動表現及玻纖取向，從而獲得外觀合格的制件。

 

圖5：從圖中可發現澆口位置移往產品中心后，目標區域的流動表現及玻纖取向發生改變，并從而獲得外觀合格的制件

 

案例三：熔接痕改善

阻燃PC具有出色的阻燃性、絕緣性，韌性好且透明性高，耐老化，不易變色，因此被廣泛應用于電子電器、汽車、建筑等領域。

 

圖6：為某燈具底座，使用金旸無鹵阻燃PC C600，采兩點進膠形式，可發現會在產品周圈外觀上留下兩條明顯熔接痕

 

圖6為金旸無鹵阻燃PC C600，為V0級阻燃材料，抗沖擊性能優異，應用于某燈具底座。 一開始，該產品的射出是采用兩點進膠形式，很容易在產品周圈外觀上留下兩條明顯熔接痕。

 

由于燈具的結構已定型且不允許變更，我們通過CAE射出仿真技術分析后，建議在對稱的位置增加兩個進膠點，以此改善 模流，增大熔接線的匯合角度，減小熔接線長度，實現熔接痕淡化，讓熔接痕消失不可見。

 

圖7：經CAE射出仿真技術分析后，在對稱位置增加兩個進膠點，增大熔接線的匯合角度，減小熔接線長度，實現熔接痕淡化，讓熔接痕消失不可見

 

結語

多年來，金旸竭力為客戶提供最為完善的材料解決方案，從產品概念設計到量產的全流程專業技術支持，包括專業的CAE仿真服務，解決實際工程應用中的查驗、設計、驗證、優化等問題，為產品研發提供指南，讓客戶盡享材料科技帶來的美好體驗。

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