氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模塊 (GAIM and WAIM)

氣體／水輔助射出成型簡介

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功能導覽

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。

l 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]）。

l 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。

l 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

產生網格

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。

在Moldex3D Mesh產生網格

l 前處理 (Pre-processing)

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）。

l 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。

l 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。

3. 后處理 (Post-processing)

結果分析

分析結果可在展示窗口（Display Windows）中觀看，并可用Moldex3D Studio樹狀目錄與顯示工具欄（Display Toolbar）調整。流動波前動畫也可用動畫工具欄（Animation Toolbar）展示與調整。而且，Moldex3D Studio能在結果窗口中顯示XY曲線的數字。

最有效檢視3D氣體／水輔助射出成型模塊的分析結果的方法，是在窗口中顯示流域分布圖標。執行分析的方法與前面章節相似，包含充填、保壓、冷卻及翹曲分析。

下列兩張圖片為充填分析中氣體波前時間與皮層比的結果圖。

下圖為皮層厚度的結果圖。在模穴區域中被掏空的厚度如范例所示。

溫度結果圖可用結果剖面功能檢視，并可在不同截面顯示。透過不同截面，能觀察輔助流體的溫度影響。