發(fā)泡射出成型仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
發(fā)泡射出成型仿真的視頻教程
CAE在物理發(fā)泡射出成型中是如何應(yīng)用的呢？
氣泡結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品尺寸評(píng)估 Mucell+抽芯應(yīng)用 反壓成型 氣體反壓和變模溫效應(yīng)
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Inspire PolyFoam發(fā)泡成型仿真及應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)
培訓(xùn)大綱： ·介紹Inspire PolyFoam軟件的基本功能和界面； ·展示如何使用PolyFoam進(jìn)行發(fā)泡成型仿真； ·介紹發(fā)泡成型仿真在不同應(yīng)用中的實(shí)際案例。
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發(fā)泡射出成型仿真的實(shí)例教程
后處理
如要檢視發(fā)泡射出成型模塊的分析結(jié)果，在窗口中展示流域分布圖標(biāo)。基本步驟如下：
步驟1：從Studio工作區(qū)中選擇適合的項(xiàng)目：
•選擇想要的組別。
•在分析結(jié)果（Result）中選擇想要的結(jié)果。
•選擇特定的結(jié)果，例如：流動(dòng)波前時(shí)間、體積收縮或總位移量等。
步驟2：如下圖所示，從顯示工具欄中選擇圖標(biāo)，在窗口中指定想要的模型特征與組件。下列為范例。
1. 檢視充填／保壓的流動(dòng)波前時(shí)間
在后處理的階段，提供充填／保壓與冷卻階段時(shí)的屬性。例如：為顯示組別1的流動(dòng)波前時(shí)間結(jié)果，在Studio樹狀目錄中選擇組別（Run） > 分析結(jié)果（Result） > 充填分析（Filling） > 流動(dòng)波前時(shí)間（Melt-front time）。不同充填百分比的結(jié)果顯示如下。
2. 檢視充填／保壓階段的屬性
Moldex3D發(fā)泡射出成型模塊的充填分析包含保壓分析；因此，保壓階段的結(jié)果能從對(duì)應(yīng)保壓階段的時(shí)間段檢視，例如：充填末端（EOF）或0.6秒，然后選擇想要的屬性，如下圖所示。
3. 發(fā)泡射出成型特性：氣泡尺寸、氣泡密度
氣泡尺寸（氣泡直徑μm）與氣泡密度（氣泡數(shù)量密度1/cm3）的信息可在充填／保壓結(jié)束時(shí)檢視，如下圖所示，在Studio工作區(qū)中選擇組別（Run） > 分析結(jié)果（Result） > 充填分析（Filling） > 氣泡尺寸（Cell size）／氣泡密度（Cell density）。氣泡尺寸與氣泡密度皆為三維結(jié)果，點(diǎn)擊結(jié)果剖面功能（Slicing function）以顯示模型內(nèi)部區(qū)域的結(jié)果。
用結(jié)果切片功能顯示塑件內(nèi)部的氣泡尺寸與氣泡密度。
4.
展開 發(fā)泡射出成型簡(jiǎn)介 (FIM)
自1980年代早期由麻省理工學(xué)院（MIT）的Dr. Nam Suh與協(xié)力者發(fā)明發(fā)泡批次加工技術(shù)后，發(fā)泡技術(shù)便大量應(yīng)用于發(fā)泡制程中。而發(fā)泡技術(shù)在往復(fù)螺桿式射出成型機(jī)臺(tái)的應(yīng)用，則在1998年由Trexel與Engel創(chuàng)建。
關(guān)于此技術(shù)，有四項(xiàng)步驟：
(1)氣體溶解（Gas dissolution）－ 超臨界流體（Supercritical fluid, SCF）射入料管，在高壓下與熔膠形成單相熔體。
(2)成核（Nucleation）－ 當(dāng)熔膠通過噴嘴射入模穴內(nèi)時(shí)，因急速的壓力降而形成大量的成核點(diǎn)。
(3)氣泡成長(zhǎng)（Cell growth）－ 氣泡成長(zhǎng)與合并發(fā)生在成型階段時(shí)。
(4)成形（Shaping）－ 最終塑件會(huì)在模具內(nèi)固化而成形。
下圖簡(jiǎn)述了發(fā)泡技術(shù)的基礎(chǔ)概念。在整體塑件中，如何控制熱力學(xué)不穩(wěn)定的狀態(tài)（透過溫度與壓力變化）以得到良好且均勻的微細(xì)氣泡是相當(dāng)重要的議題。
注意：MuCell?是Trexel, Inc. 的注冊(cè)商標(biāo)。
Moldex3D發(fā)泡射出成型模塊功能導(dǎo)覽
Moldex3D發(fā)泡射出成型模塊能協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計(jì)師仿真微細(xì)發(fā)泡射出成型制程，同時(shí)，能模擬熔膠在射出過程中充填模穴時(shí)氣泡成核與成長(zhǎng)的行為。該模塊提供了氣泡數(shù)量密度分布及氣泡尺寸分布等分析結(jié)果，透過模擬此項(xiàng)復(fù)雜的制程，使用者能更有效率得到最佳加工參數(shù)，并預(yù)防設(shè)計(jì)時(shí)間時(shí)的制程困難。
Moldex3D也提供抽芯（或稱可膨脹模具或機(jī)構(gòu)式模具）的特殊發(fā)泡射出成型技術(shù)的模擬。抽芯技術(shù)與射出壓縮成型相反，在射出成型過程中，取代在壓縮之前部分充填模穴，抽芯技術(shù)在公模側(cè)被推回之前會(huì)100%充填模穴。
注意：Moldex3D發(fā)泡射出成型模塊支持Solid與eDesign網(wǎng)格模型。
1.
展開 大綱
現(xiàn)今鞋業(yè)市場(chǎng)之趨勢(shì)走向結(jié)構(gòu)輕量化，逢甲大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)透過Moldex3D的發(fā)泡模組（FIM），來探討含氣泡之可回收成型材料（SEBS彈性體）在充填過程中澆口配置的影響及成型壓力的變化。通過模擬和實(shí)驗(yàn)的整合，不但驗(yàn)證了澆口位置與和厚度變化對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)和分布的影響，最終結(jié)果也顯示采用發(fā)泡射出成型，可替代發(fā)泡劑減輕10%產(chǎn)品重量。
挑戰(zhàn)
研究澆口設(shè)計(jì)對(duì)熔膠流動(dòng)和成型品質(zhì)的影響
克服產(chǎn)品在傳統(tǒng)成型過程中可能產(chǎn)生的表面缺陷
預(yù)測(cè)氣泡結(jié)構(gòu)的成長(zhǎng)并減少材料的使用量
解決方案
針對(duì)本案例之鞋墊產(chǎn)品，以SEBS彈性體做為材料不但可回收及再利用，滿足綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)需求，同時(shí)也減輕產(chǎn)品重量及克服產(chǎn)品表面收縮的缺陷。而為了分析不同澆口設(shè)計(jì)和產(chǎn)品厚度不均勻?qū)α鲃?dòng)行為和發(fā)泡特性影響，因此采用Moldex3D進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模擬。
效益
模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度吻合，達(dá)成虛實(shí)整合
產(chǎn)品重量減輕10%以達(dá)到產(chǎn)品輕量化
實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)品輕量化和了解FIM制程
案例研究
在傳統(tǒng)制鞋產(chǎn)業(yè)中，鞋墊通常由塑膠和化學(xué)發(fā)泡劑倒入模具中制成，制造與材料成本較高。而隨著產(chǎn)品輕量化和綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，藉由添加混合氣體的發(fā)泡射出成型（FIM）可同時(shí)減少產(chǎn)品的用料和重量。逢甲研究團(tuán)隊(duì)利用SEBS彈性體進(jìn)行研究，目的是找出適合的澆口位置及優(yōu)化氣泡分布，并驗(yàn)證模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖 1 為一具有六澆口的現(xiàn)成模座，以此為樣品建立了產(chǎn)品的3D模型和邊界層網(wǎng)格，并利用Moldex3D觀察產(chǎn)品的流動(dòng)行為和發(fā)泡特性。
展開 大綱
現(xiàn)今鞋業(yè)市場(chǎng)之趨勢(shì)走向結(jié)構(gòu)輕量化，逢甲大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)透過Moldex3D的發(fā)泡模組（FIM），來探討含氣泡之可回收成型材料（SEBS彈性體）在充填過程中澆口配置的影響及成型壓力的變化。通過模擬和實(shí)驗(yàn)的整合，不但驗(yàn)證了澆口位置與和厚度變化對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)和分布的影響，最終結(jié)果也顯示采用發(fā)泡射出成型，可替代發(fā)泡劑減輕10%產(chǎn)品重量。
挑戰(zhàn)
? 研究澆口設(shè)計(jì)對(duì)熔膠流動(dòng)和成型品質(zhì)的影響
? 克服產(chǎn)品在傳統(tǒng)成型過程中可能產(chǎn)生的表面缺陷
? 預(yù)測(cè)氣泡結(jié)構(gòu)的成長(zhǎng)并減少材料的使用量
解決方案
針對(duì)本案例之鞋墊產(chǎn)品，以SEBS彈性體做為材料不但可回收及再利用，滿足綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)需求，同時(shí)也減輕產(chǎn)品重量及克服產(chǎn)品表面收縮的缺陷。而為了分析不同澆口設(shè)計(jì)和產(chǎn)品厚度不均勻?qū)α鲃?dòng)行為和發(fā)泡特性影響，因此采用Moldex3D進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模擬。
效益
? 模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度吻合，達(dá)成虛實(shí)整合
? 產(chǎn)品重量減輕10%以達(dá)到產(chǎn)品輕量化
? 實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)品輕量化和了解FIM制程
案例研究
在傳統(tǒng)制鞋產(chǎn)業(yè)中，鞋墊通常由塑膠和化學(xué)發(fā)泡劑倒入模具中制成，制造與材料成本較高。而隨著產(chǎn)品輕量化和綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，藉由添加混合氣體的發(fā)泡射出成型（FIM）可同時(shí)減少產(chǎn)品的用料和重量。逢甲研究團(tuán)隊(duì)利用SEBS彈性體進(jìn)行研究，目的是找出適合的澆口位置及優(yōu)化氣泡分布，并驗(yàn)證模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖 1 為一具有六澆口的現(xiàn)成模座，以此為樣品建立了產(chǎn)品的3D模型和邊界層網(wǎng)格，并利用Moldex3D觀察產(chǎn)品的流動(dòng)行為和發(fā)泡特性。
圖1 鞋墊模座及產(chǎn)品
分析結(jié)果顯示不同澆口位置會(huì)導(dǎo)致澆口壓力、模穴壓力和氣泡大小的變化（如圖2和圖3所示），當(dāng)塑膠從厚處區(qū)域注入時(shí)，由于產(chǎn)品厚度隨著流動(dòng)方向減少，澆口壓力和模穴壓力會(huì)在充填結(jié)束時(shí)增加，因此模穴里的高壓將限制氣泡的生長(zhǎng)。
展開 ■ 逢甲大學(xué) / 彭信舒 副教授 & 黃柏維 博士
(轉(zhuǎn)載自繁體版ACMT電子技術(shù)月刊No.079)
前言
塑膠發(fā)泡成型方式可透過熱壓成型、擠出成型和射出成型等方法來進(jìn)行塑膠發(fā)泡產(chǎn)品成型。其中，「塑膠發(fā)泡射出」是一種一次性成型方法，具備高生產(chǎn)效率以及穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量之優(yōu)點(diǎn)且適用于形狀復(fù)雜、尺寸要求嚴(yán)格的發(fā)泡塑膠制品；除此之外，也是目前業(yè)界用以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)泡產(chǎn)品的主要方法之一。在輕量化和環(huán)保目標(biāo)意識(shí)的推動(dòng)下，企業(yè)除了選擇替代材料或采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)外，還必須考慮材料對(duì)環(huán)境的不利影響。有鑒于物理發(fā)泡技術(shù)日趨成熟，通過調(diào)整工藝參數(shù)可以達(dá)到理想的效果，有機(jī)會(huì)取代化學(xué)發(fā)泡工藝。因此，「塑膠發(fā)泡射出成型」已成為備受關(guān)注的重要應(yīng)用技術(shù)。
近年來，有許多關(guān)于具氣泡結(jié)構(gòu)之塑膠發(fā)泡射出成型研究論文與技術(shù)報(bào)告出現(xiàn)，其目的是利用各種發(fā)泡方式，使溶入氣體之熔融塑膠在射出充填過程中，透過氣泡成長(zhǎng)，使原料的用量或產(chǎn)品的重量達(dá)到原料減量與輕量化之產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并且在產(chǎn)品頂出后能得到較佳之產(chǎn)品質(zhì)量（包含：改善翹曲變形、改善收縮與凹陷……等缺陷），同時(shí)達(dá)到縮短成型周期、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)率之目標(biāo)。為了提高以及加速塑膠發(fā)泡射出成型技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，氣泡大小、氣泡分布、氣泡密度等相關(guān)特性掌握，已成為業(yè)者在產(chǎn)品開發(fā)階段必須考量的重要因子。
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發(fā)泡射出成型仿真的最新內(nèi)容
料光學(xué)組件由于加工特性帶來的高性價(jià)比及可應(yīng)用性，在光電、3C及汽車等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用取代傳統(tǒng)玻璃材料，但高肉厚和高厚薄比的極端產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用射出成型制程容易產(chǎn)生噴流、包封、表面凹痕、真空泡等成型缺陷，需要的冷卻時(shí)間過長(zhǎng)與過大的體積收縮率也導(dǎo)致產(chǎn)品精度與生產(chǎn)效率難以提升。
分層射出是光學(xué)產(chǎn)品極端設(shè)計(jì)的解決方案之一，透過將極端產(chǎn)品設(shè)計(jì)分解成堆棧的A-B層依序成型，改善高肉厚帶來的成型挑戰(zhàn)。Moldex3D
大綱
現(xiàn)今鞋業(yè)市場(chǎng)之趨勢(shì)走向結(jié)構(gòu)輕量化，逢甲大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)透過Moldex3D的發(fā)泡模組（FIM），來探討含氣泡之可回收成型材料（SEBS彈性體）在充填過程中澆口配置的影響及成型壓力的變化。通過模擬和實(shí)驗(yàn)的整合，不但驗(yàn)證了澆口位置與和厚度變化對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)和分布的影響，最終結(jié)果也顯示采用發(fā)泡射出成型，可替代發(fā)泡劑減輕10%產(chǎn)品重量。
挑戰(zhàn)
? 研究澆口設(shè)計(jì)對(duì)熔膠流動(dòng)和成型品質(zhì)的影響
?
大綱
現(xiàn)今鞋業(yè)市場(chǎng)之趨勢(shì)走向結(jié)構(gòu)輕量化，逢甲大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)透過Moldex3D的發(fā)泡模組（FIM），來探討含氣泡之可回收成型材料（SEBS彈性體）在充填過程中澆口配置的影響及成型壓力的變化。通過模擬和實(shí)驗(yàn)的整合，不但驗(yàn)證了澆口位置與和厚度變化對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)和分布的影響，最終結(jié)果也顯示采用發(fā)泡射出成型，可替代發(fā)泡劑減輕10%產(chǎn)品重量。
挑戰(zhàn)
研究澆口設(shè)計(jì)對(duì)熔膠流動(dòng)和成型品質(zhì)的影響
料光學(xué)組件由于加工特性帶來的高性價(jià)比及可應(yīng)用性，在光電、3C及汽車等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用取代傳統(tǒng)玻璃材料，但高肉厚和高厚薄比的極端產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用射出成型制程容易產(chǎn)生噴流、包封、表面凹痕、真空泡等成型缺陷，需要的冷卻時(shí)間過長(zhǎng)與過大的體積收縮率也導(dǎo)致產(chǎn)品精度與生產(chǎn)效率難以提升。
分層射出是光學(xué)產(chǎn)品極端設(shè)計(jì)的解決方案之一，透過將極端產(chǎn)品設(shè)計(jì)分解成堆棧的A-B層依序成型，改善高肉厚帶來的成型挑戰(zhàn)。Moldex3D
■ 健行科技大學(xué) / 黃世欣 教授
(轉(zhuǎn)載自繁體版ACMT電子技術(shù)月刊No.079)
前言
產(chǎn)品輕薄短小是科技進(jìn)步下，消費(fèi)者的普遍需求，想當(dāng)初1990年代，Motorola推出第一臺(tái)行動(dòng)電話，一臺(tái)好像是磚塊那么大又重，如今手機(jī)已經(jīng)是手掌那么大了。也經(jīng)由科技的進(jìn)步，高性能工程的漸進(jìn)推出，慢慢在取代金屬件，例如：PEEK這種塑料，可耐高溫且尺寸穩(wěn)定性不錯(cuò)，可用于半導(dǎo)體業(yè)的晶圓盒，中原大學(xué)已有
■ 逢甲大學(xué) / 彭信舒 副教授 & 黃柏維 博士
(轉(zhuǎn)載自繁體版ACMT電子技術(shù)月刊No.079)
前言
塑膠發(fā)泡成型方式可透過熱壓成型、擠出成型和射出成型等方法來進(jìn)行塑膠發(fā)泡產(chǎn)品成型。其中，「塑膠發(fā)泡射出」是一種一次性成型方法，具備高生產(chǎn)效率以及穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量之優(yōu)點(diǎn)且適用于形狀復(fù)雜、尺寸要求嚴(yán)格的發(fā)泡塑膠制品；除此之外，也是目前業(yè)界用以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)泡產(chǎn)品的主要方法之一。在輕量化和環(huán)保目標(biāo)意識(shí)的推動(dòng)下
3. 后處理
如要檢視發(fā)泡射出成型模塊的分析結(jié)果，在窗口中展示流域分布圖標(biāo)。基本步驟如下：
步驟1：從Studio工作區(qū)中選擇適合的項(xiàng)目：
•選擇想要的組別。
•在分析結(jié)果（Result）中選擇想要的結(jié)果。
•選擇特定的結(jié)果，例如：流動(dòng)波前時(shí)間、體積收縮或總位移量等。
步驟2：如下圖所示，從顯示工具欄中選擇圖標(biāo)，在窗口中指定想要的模型特征與組件
Moldex3D發(fā)泡射出成型模塊功能導(dǎo)覽
Moldex3D發(fā)泡射出成型模塊能協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計(jì)師仿真微細(xì)發(fā)泡射出成型制程，同時(shí)，能模擬熔膠在射出過程中充填模穴時(shí)氣泡成核與成長(zhǎng)的行為。該模塊提供了氣泡數(shù)量密度分布及氣泡尺寸分布等分析結(jié)果，透過模擬此項(xiàng)復(fù)雜的制程，使用者能更有效率得到最佳加工參數(shù)，并預(yù)防設(shè)計(jì)時(shí)間時(shí)的制程困難。
大綱
本項(xiàng)目主要探討發(fā)泡射出制程的抽芯技術(shù)。相較于標(biāo)準(zhǔn)抽芯制程，本案例的產(chǎn)品只在局部膨脹，因此氣泡的形成被限縮于特定區(qū)域。膨脹區(qū)和非膨脹區(qū)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形成，受到邊界條件和制程參數(shù)設(shè)定的影響，交互作用非常復(fù)雜。利用Moldex3D發(fā)泡射出成型模塊可以觀察到結(jié)構(gòu)成型的過程，并據(jù)此調(diào)整制程參數(shù)，獲得理想的抽芯產(chǎn)品。
挑戰(zhàn)
材料、制程設(shè)定、幾何邊界條件等因素之間的復(fù)雜交互作用，都會(huì)影響到抽芯結(jié)果
