Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模組
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發展于1970年代以改善產品的表面質量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮氣是常用的氣體)。在氣體/水射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節省材料／成本，還能減少產品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優點，能克服生產厚度不均的產品之難題。然而，加工條件控制產品質量，制造商所考慮的問題，包含滲透長度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預見制程問題，減少試誤法消耗的大量時間，進而降低生產成本。
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動態過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設計、流道系統與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進一步，能偵測可能產生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
注：Moldex3D氣體輔助射出成型模塊支持shell與solid網格模型；Moldex3D水輔助射出成型模塊只支持solid網格模型。
1. 前處理 (Pre-processing)
其前處理階段的步驟與基本模塊相似：
步驟1：新項目建立
步驟2：設定分析系統并建立網格
步驟3：設定材料及成型參數
步驟4：執行分析并觀測分析結果
以下將列出特定步驟的操作說明。
1. 建立新項目 (Create a New Project)
第一步開啟Moldex3D Studio，選擇新增建立新項目，第二步按下確定
在第三步，選擇氣體輔助射出成型（Gas-assisted injection molding）。
注：Moldex3D Studio 分析引擎支持氣體輔助2.5D射出成型模塊；因此，氣體輔助射出成型分析也可選擇使用Moldex3D Studio 2.5D薄殼模型分析引擎[2.5D]分析（2.5D Shell Model Solver[2.5D]）。
2. 制程設定 (Process Setting)
在加工精靈中，輸入設定項目的數值。完成制程設定之后，點擊儲存（Save）。
如果用戶選擇氣體輔助射出成型模塊，入口#2（Inlet #2）的設定將列為氣體選項。
如果用戶選擇水輔助射出成型模塊，在制程類型時就須選擇液體輔助射出成型。
3. 執行分析 (Run Analysis)
完成這些設定后即可執行分析。返回 Moldex3D Studio，點擊分析順序 (Analysis sequence)，并選擇瞬時分析－Ct F P Ct W ，以執行氣體／水輔助射出成型分析。
2. 實體網格模型
1. 前處理 (Pre-processing)
對于氣輔與水輔射出成型的分析，如果輔助液的進口與進澆點是相同的，則用戶不需額外在模型中設置。如果進氣/水口與進澆點是不同的，請額外設置一個進澆點再不同處，并在進口點屬性頁面的其他參數中，將其設為與主要進澆點不同的入口ID。
溢流區是鏈接產品的一個區域，用于預防氣體／水輔助射出成型制程中的潛在缺陷。其一樣可以在屬性中設置。
1. 在網格上，氣體與流體的入口與出口ID設定：
當輸出氣體／水輔助射出成型的網格時，選擇不同入口的群組ID以辨識流體入口與熔膠入口。
2. 溢流（Overflow）設定：
溢流區是鏈接產品的一個區域，用于預防氣體／水輔助射出成型制程中的潛在缺陷。其設定如下所示：
步驟1：在Moldex3D Mesh中設定溢流區：
在實體網格屬性設定（Solid Mesh Attribute Setting）中，設定溢流區的屬性為溢流實體網格（Overflow Solid Mesh）。
2. 準備分析 (Prepare Analysis)
在氣體／水輔助射出成型的加工條件設定中，流體入口的設定在材料設定功能選擇。
在Moldex3D加工精靈中，有三種入口類型可設定組。如果用戶選擇氣體輔助射出成型模塊，入口類型的選項為：
?熔膠與氣輔助
?熔膠
?氣輔助
如果用戶選擇水輔助射出成型模塊，入口類型的選項為：
?熔膠與水輔助
?熔膠
?水輔助
入口#1與#2的材料皆需在Studio設定窗口的材料（Material）標簽中指定。
輸入熔膠入口類型的總充填時間。下圖為入口#1詳細設定與總充填時間，熔膠通過入口#1的時間為1.38秒。
流率多段設定與射壓多段設定：
此多段設定與傳統射出成型的相似。
氣體／水的注入時間 (Gas/Water Enter Time)
使用者能設定第二射通過入口#2射出時的時間。其設定選項包含：
?依充填體積（%）：單位為%。
?依充填時間：單位為秒（sec）。
當定量熔膠注入模穴后若要關閉噴嘴閥，請將保壓時間設為0秒。
延遲時間被定義為第二射（氣體或水）注入前的空閑時間。注意：如果延遲時間設定為0，表示一旦氣體／水輔助的加工過程達到其注入時間的設定標準時，此過程將會啟動。換句話說，入口#2注入時間的功能只由體積（%）或充填時間決定。
氣體／水的持續時間 (Gas/Water Duration Time)
此為第二射材料（氣體或水）停留在模穴內的時間。
最大氣體／水壓力 (Maximum Gas Water Pressure)
最大氣體壓力可在入口#1的設定窗口中指定。
氣體／水的壓力多段設定 (Gas Water Pressure Profile)
此多段設定與傳統射出成型的保壓壓力多段設定完全相同。如下圖所示，流體保壓壓力的多段設定以折線圖表示。
注意：多段類型設定提供階梯式（Stepwise）與折線式（Polyline）的選項。
流率與氣體壓力曲線圖 (Flow Rate and Gas Pressure Chart)
下圖顯示熔膠與氣體／水的充填行為。
設定溢流的加工條件 (Process Condition Setting for Overflow)
加工條件中充填體積的設定不包含溢流區的體積。如果在前處理階段模型有設置溢流區，在加工精靈的充填／保壓（Filling／Packing）設定頁中點擊進階設定（Advanced Setting），以設定溢流區的開關。提供包刮時間與流動波前等多種開關設定的類型，可以在下拉式選單中選擇適合的類型。舉例來說，當流動波前抵達預設的網格節點ID時，流動波前類型切換開關；當時間達到預設的時間時，時間類型切換開關。
3. 執行分析 (Run Analysis)
完成這些設定后即可進行分析。返回 Moldex3D Studio，點擊分析順序（Analysis sequence）并選擇瞬時分析－Ct F P Ct W，以執行氣體／水輔助射出成型分析。
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