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(fā)展于1970年代以改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產(chǎn)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?dú)馐浅Ｓ玫臍怏w)。在氣體/水射出階段時(shí)，氣體傾向流入肉厚較厚之區(qū)域(阻力較小)使產(chǎn)品中心形成中空。當(dāng)成型制程完成之后，就會產(chǎn)生重量輕的中空產(chǎn)品。

氣體／水輔助射出成型制程不僅能節(jié)省材料／成本，還能減少產(chǎn)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(chǎn)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(shí)間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統(tǒng)射出成型更短。

氣體／水輔助射出成型具有許多優(yōu)點(diǎn)，能克服生產(chǎn)厚度不均的產(chǎn)品之難題。然而，加工條件控制產(chǎn)品質(zhì)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(yù)見制程問題，減少試誤法消耗的大量時(shí)間，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。

Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊功能導(dǎo)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(dòng)態(tài)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(shè)計(jì)、流道系統(tǒng)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(jìn)一步，能偵測可能產(chǎn)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(dòng)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(yōu)化加工條件，包含充填時(shí)間、延遲時(shí)間、氣體射出時(shí)間、轉(zhuǎn)換點(diǎn)、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設(shè)定之功能。

注：Moldex3D氣體輔助射出成型模塊支持shell與solid網(wǎng)格模型；Moldex3D水輔助射出成型模塊只支持solid網(wǎng)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(xiàng)目建立

步驟2：設(shè)定分析系統(tǒng)并建立網(wǎng)格

步驟3：設(shè)定材料及成型參數(shù)

步驟4：執(zhí)行分析并觀測分析結(jié)果

以下將列出特定步驟的操作說明。

建立新項(xiàng)目 (Create a New Project)

第一步開啟Moldex3D Studio，選擇新增建立新項(xiàng)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]）。

制程設(shè)定 (Process Setting)

在加工精靈中，輸入設(shè)定項(xiàng)目的數(shù)值。完成制程設(shè)定之后，點(diǎn)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(shè)定將列為氣體選項(xiàng)。

如果用戶選擇水輔助射出成型模塊，在制程類型時(shí)就須選擇液體輔助射出成型。

執(zhí)行分析 (Run Analysis)

完成這些設(shè)定后即可執(zhí)行分析。返回 Moldex3D Studio，點(diǎn)擊分析順序 (Analysis sequence)，并選擇瞬時(shí)分析－Ct F P Ct W ，以執(zhí)行氣體／水輔助射出成型分析。

2. 實(shí)體網(wǎng)格模型

產(chǎn)生網(wǎng)格

對于氣輔與水輔射出成型的分析，如果輔助液的進(jìn)口與進(jìn)澆點(diǎn)是相同的，則用戶不需額外在模型中設(shè)置。如果進(jìn)氣/水口與進(jìn)澆點(diǎn)是不同的，請額外設(shè)置一個(gè)進(jìn)澆點(diǎn)再不同處，并在進(jìn)口點(diǎn)屬性頁面的其他參數(shù)中，將其設(shè)為與主要進(jìn)澆點(diǎn)不同的入口ID。

溢流區(qū)是鏈接產(chǎn)品的一個(gè)區(qū)域，用于預(yù)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(shè)置。

在Moldex3D Mesh產(chǎn)生網(wǎng)格

前處理 (Pre-processing)

1. 在網(wǎng)格上，氣體與流體的入口與出口ID設(shè)定：

當(dāng)輸出氣體／水輔助射出成型的網(wǎng)格時(shí)，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(shè)定：

溢流區(qū)是鏈接產(chǎn)品的一個(gè)區(qū)域，用于預(yù)防氣體／水輔助射出成型制程中的潛在缺陷。其設(shè)定如下所示：

步驟1：在Moldex3D Mesh中設(shè)定溢流區(qū)：

在實(shí)體網(wǎng)格屬性設(shè)定（Solid Mesh Attribute Setting）中，設(shè)定溢流區(qū)的屬性為溢流實(shí)體網(wǎng)格（Overflow Solid Mesh）。

準(zhǔn)備分析 (Prepare Analysis)

在氣體／水輔助射出成型的加工條件設(shè)定中，流體入口的設(shè)定在材料設(shè)定功能選擇。

執(zhí)行分析 (Run Analysis)

完成這些設(shè)定后即可進(jìn)行分析。返回 Moldex3D Studio，點(diǎn)擊分析順序（Analysis sequence）并選擇瞬時(shí)分析－Ct F P Ct W，以執(zhí)行氣體／水輔助射出成型分析。

3. 后處理 (Post-processing)

結(jié)果分析

分析結(jié)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(diào)整。流動(dòng)波前動(dòng)畫也可用動(dòng)畫工具欄（Animation Toolbar）展示與調(diào)整。而且，Moldex3D Studio能在結(jié)果窗口中顯示XY曲線的數(shù)字。

最有效檢視3D氣體／水輔助射出成型模塊的分析結(jié)果的方法，是在窗口中顯示流域分布圖標(biāo)。執(zhí)行分析的方法與前面章節(jié)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(shí)間與皮層比的結(jié)果圖。

下圖為皮層厚度的結(jié)果圖。在模穴區(qū)域中被掏空的厚度如范例所示。

溫度結(jié)果圖可用結(jié)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。