在模具試驗過程開始之前，產品加工制程開發階段將致力于產品與模具設計。設計單位與模具制造單位一起討論模具結構和技術解決方案。結合設計參數資料庫與注塑成型大數據，利用智慧制造設計工具來解決先期設計階段的技術問題，以避免模具中出現不必要的錯誤設計，并確保模具試驗的第一階段 ( 首次模具試打產品 T0 試模 ) 已經可以為我們提供了良好的產品。大多數情況下標準模具試驗過程包括三個測試階段。有時在一個階段內就會進行進行幾次模具試驗。如有必要將會繼續進行成型測試和模具優化，直到產品符合客戶的確切要求為止。

模具試模驗證可以分為三個階段

      第一階段：模具首次出料，T0 試模 ”First Out ofTool(FOT)”，這是第一次將熔融塑料注入模具中進行注塑成型加工生產成品。在此第一次加工成型時將測試模具在注塑加工周期動作下確認是否可以完美完成模具關閉，是否模具能提供足夠的冷卻效果與產品順利頂出離模，成型產品外觀是否合于要求，部品是否有毛邊、氣體包封、氣孔或變形等不良現象。最后根據試模驗證調查結果編制一份 T0 試模報告，報告中應指出模具是否需要進行優化修改。后續模具制造單位將評估繼續優化模具，并將 T0 樣品發送給客戶進行確認。

      第二階段：來自客戶的反饋，一旦第一階段試模發現的產品或模具的任何缺失被解決了，接下來將使用優化的模具來進行修改后的模具成型試驗。再將第二階段試模最終產品提供給客戶。并與客戶一起討論產品尺寸外觀方面和成型加工周期時間。試模結果評估是否生產出具有吸引力和功能性的產品，尺寸是否正確，是否能在計算的周期時間內制造并滿足客戶的其他要求和愿望？然后將該注塑產品提供給相關產品測試，并為客戶提供充分的機會來測試產品。再向模具制造單位發送另一份試模報告，其中包括此次客戶的反饋以及接下來是第二輪的模具優化設計修改建議。

      第三階段：模具最后的加工潤飾，最后使用完全優化的模具來進行第三階段的模具試模驗證。在這個最后階段一切都是關于模具最終的加工潤飾。例如在模具表面紋理選擇消光或高光澤效果。一旦注塑產品完善并且每個細節都檢查完畢，模具就會進行長時間的連續注塑成型試驗。在此之后模具將被運送移交給生產單位。在注塑成型生產單位模具最終將依照實際生產環境再進行最終的生產試模驗證，因為某些條件，例如每個生產環境的冷卻水溫度可能都會不同。一旦我們確信沒有其他的模具問題點時，并且客戶已經確認產品訂單，那模具就可以開始進行批量生產！

何謂科學化試模

      當進行模具 T0 注塑成型加工驗證時，站在客戶立場可能會詢問注塑現場調機人員，為什么試模是用當下所設定的成型條件來成型產品 ? 所設定的試模成型加工條件是依據甚么標準被決定出來的 ? 難道沒有更好的成型加工條件嗎 ? 現場注塑機調機人員有可能會回答，成型條件的決定是憑著多年的經驗，這種答案有可能客戶是無法接受的。對注塑成型加工制程有認識的客戶，都會希望產品的成型加工參數設定是有科學的理論依據與實驗數據來支持的，這樣才能排除人為的不確定因素，也才能有效控制生產穩定性與產品品質。所以科學注塑成型加工試模，首先需了解注塑成型各個步驟工序的科學物理意義，注塑成型條件的設定與調整，都需依據科學化實驗來設定，條件參數設定不可以只憑感覺；依照科學化步驟實驗逐步進行成型參數調整，試模中每項參數的修改設定都有其背后的科學數據來支持。

圖 2: 注塑成型機臺響應曲線判讀

      科學注塑成型加工的運用對于注塑成型加工產業并不陌生，有許多 OEM 代工廠商可能都被客戶要求需提供科學注塑的試模報告，或是要求以科學注塑方法來決定成型加工參數。科學注塑這是一種經過科學理論驗證的成形方法，可以讓注塑成型加工者在注塑成型中獲得完全可控制的注塑加工工藝，并可建立精準控制且可重復性的加工流程，同時也可以確保產品品質具有高質量與一致性。為了可以掌控最終成型結果，科學注塑加工人員必須關注在成型加工中所使用的塑料的性質變化 ( 例如流動黏度對于溫度與剪切速率的變化 )，而不是只關注注塑產品所使用的注塑機臺。對于試模成型加工需要關注實際注塑機臺的響應數據，而不是只觀察所設定的加工條件。具有科學注塑加工能力的廠商能夠向客戶保證，在成型過程的每個階段都能應用科學化的成型規范，并且可以致力于使用一套既定的試模與成型加工原則來指導他們的工作流程。

      科學注塑成型有助于通過避免錯誤成型和優化開發周期前端的成型過程，來減少成本浪費。此外成型團隊可以藉由科學注塑主動找出問題原因，可降低實際加工生產時處理不良產品的機會和縮短處理問題的時間。科學注塑對每種產品和加工流程進行科學理論思考，收集所有可用信息以進行持續分析評判。這與依賴程序化設定并僅在問題出現后才開始解決問題的傳統注塑加工方式形成鮮明對比。在這種情況下，傳統注塑成型加工廠商將會花費時間在事后確定問題的原因，而不是從一開始就預防問題。與科學注塑加工廠商可以藉由科學注塑實驗確認與優化成型條件，也可以達成產品一致性和產品品質優良的優點。科學成型的加工原則可以滿足操作認證 (OQ) 和生產資格 (PQ) 的驗證要求。

科學化試模的主要內容

     科學試模不是注塑行業的流行話語，而是一種加工生產趨勢，正在改變著注塑成型產業的加工思維，如何依據及利用科學化數據，來正確成型加工并制作穩定及符合品質的產品，將是注塑成型加工產業未來的加工作業標準。產品開發生產過程中，要讓模具制作完成后達到”T0 量產”的目標，先決條件就是要在設計初期就必須掌握到可以正確成行此設計模具的注塑加工條件，模具尚未上注塑機臺實際注塑前，就需先利用科學方法估算評估合適的初始注塑成型條件，且估算的加工條件與最終量產的條件已經幾乎相同。這樣才能將成型時可能發生的問題點，在設計初期階段就能體察到并且加以優化解決。科學試模的技術內容，主要包含注塑成型加工制程中的條件與參數的設定確認，其中重要加工參數包含 (1). 注塑機臺選用；(2). 決定塑化條件；(3).決定注塑充填條件；(4).決定注塑保壓條件；(5).決定冷卻條件等，各項目的科學試模工作內容舉例如下 :

1. 注塑機臺選用 - 科學理論鎖模力估算，決定適合鎖模力噸數；實際注塑驗證合理鎖模力設定值實驗；注塑量估算，決定適合螺桿尺寸；注塑機臺速度響應標定，確認注塑速度設定值與實際機臺射速響應值的差異。

2. 塑化計量條件 - 熔膠計量估算 ( 需考慮熔膠熔融態密度)；塑化螺桿轉速(rpm)估算，熔膠料管內滯留時間估算；塑化背壓設定值確認實驗熔膠塑化行程的科學理論估算與實際短射實驗驗證。

3. 注塑充填條件 - 適當注塑速度設定值的決定 (U 型曲線實驗 )，注塑充填短射實驗，VP 切換點位置決定，多段射速設定的射速大小與切換位置點決定；模具各區域壓力損失實驗；充填流動平衡性實驗。

4.  注塑保壓條件 - 保壓壓力大小設定值與澆口封口時間點 ( 有效保壓作用時間 ) 的實驗驗證；加工條件視窗決定。

5. 冷卻條件 - 冷卻時間科學理論估算。

6. 注塑成型加工周邊參數條件 - 烘料干燥筒容積估算；模溫機冷卻流體流量估算。

      另外在實際上機成型加工過程中，也需要搭配一些外部資源來取得實際的機臺響應數據；例如 CAE 模流分析解析與驗證，觀察 CAE 充填分析的流動波前型式與實際注塑短射波前的比對與差異分析；注塑機臺的速度壓力響應曲線判讀，比對設定條件與實際機臺響應數據的差異性；注塑機臺響應統計數據判讀來觀察注塑機在連續生產下的穩定性；同時也進行模內溫度與壓力數據的即時檢測，利用紅外線熱顯像儀器來量測模具表面溫度分布，及模內壓力感測器量測模內特定位置的壓力變化情況。

      注塑成型加工是一門科學而不是藝術，開發流程必須基于事實和相信科學化數據來解決產品與成型的問題，過多人為的主觀因素都將影響正確的判斷。傳統上大多數模具制造單位都以模具為中心，專注于模具的機構設計及加工，而沒有從塑料流動的角度來看待成型工藝；而成型現場都專注于成型機臺的設定參數，然而注塑制程的四大控制因子 ( 實際的速度、溫度、壓力、時間 ) 的實際表現數據才是產品成功的關鍵。通過改變模具、塑料、成型加工參數…等來解決問題，但是成型六個關鍵因子 ( 產品 , 模具 , 塑料 , 設備 , 制程 , 品質 ) 對于任何成功的塑件開發而言都是不可或缺必須考量的影響因素。適當的企業內部技術培訓及考核認證制度，可以讓企業進行持續的專業人才養成計畫，也能讓企業的核心技術累積傳承并內化成技術知識。■

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