化學發泡成型仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
化學發泡成型仿真的視頻教程
Inspire PolyFoam發泡成型仿真及應用網絡研討會
培訓大綱： ·介紹Inspire PolyFoam軟件的基本功能和界面； ·展示如何使用PolyFoam進行發泡成型仿真； ·介紹發泡成型仿真在不同應用中的實際案例。
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化學發泡成型仿真的實例教程
化學發泡成型概論
化學發泡成型（Chemical Foaming Molding, CFM）是藉由化學反應產生氣體而達成填滿模穴的成型工藝，聚氨酯(polyurethane, PU)發泡成型為化學發泡成型中最常見的一種。聚氨酯發泡體根據其機械性質可區分為硬質及軟質發泡體兩大類，硬質發泡體為施加載重后會破壞而不能回復者，軟質發泡體則為去除載重后會回復原形，并具可撓性與高彈性。聚氨酯發泡體可應用于汽車工業如儀表板、方向盤、座椅，冷凍工業如冰箱的隔熱層、保溫夾層，制鞋工業如鞋底，與醫療工業如病床床墊、手模等等。聚氨酯樹脂為主要為由含有OH基團的聚酯或聚醚類等多元醇(Polyol)與異氰酸酯 (Isocyanate) 反應而成，藉由此反應可使分子成長，并形成交聯的網狀結構。若原料加入水作為發泡劑，異氰酸酯則與水反應產生CO2并形成多孔隙之聚氨酯發泡體。藉由原料成分或比例配方的改變，可制造出具有不同密度的硬質或軟質聚氨酯發泡體。
聚氨酯發泡成型的基本制程為，將多元醇、異氰酸酯，與水等原料混合均勻后注入模穴。通常注入階段不會完全填滿，接著再藉由發泡膨脹填滿模穴剩余的空間。在此過程中聚氨酯會因化學發泡反應釋出二氧化碳氣體，聚氨酯的黏度也會因交聯反應的進行而不斷升高。同時化學反應導致的放熱效應也會使模內溫度增高，進一步使二氧化碳在相對高溫的狀況下不斷釋入于聚氨酯中，直到模穴內充滿聚氨酯泡沫或聚氨酯完全固化為止。
化學發泡成型制程的挑戰是如何使用較少的原料充滿模穴而不短射。如果注入的原料過少，同時若發泡量也不足或聚氨酯固化速率過快，就會造成短射。但如果注入的原料過多，雖然能充飽模穴但后續的發泡行為會產生大量廢料。藉由化學發泡成型模塊的仿真可以更準確地預測聚氨脂的充填行為與注入原料的優化。
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化學發泡成型（Chemical Foaming Molding, CFM）是藉由化學反應產生氣體而達成填滿模穴的成型工藝，聚氨酯(polyurethane, PU)發泡成型為化學發泡成型中最常見的一種。聚氨酯發泡體根據其機械性質可區分為硬質及軟質發泡體兩大類，硬質發泡體為施加載重后會破壞而不能回復者，軟質發泡體則為去除載重后會回復原形，并具可撓性與高彈性。聚氨酯發泡體可應用于汽車工業如儀表板、方向盤、座椅，冷凍工業如冰箱的隔熱層、保溫夾層，制鞋工業如鞋底，與醫療工業如病床床墊、手模等等。聚氨酯樹脂為主要為由含有OH基團的聚酯或聚醚類等多元醇(Polyol)與異氰酸酯 (Isocyanate) 反應而成，藉由此反應可使分子成長，并形成交聯的網狀結構。若原料加入水作為發泡劑，異氰酸酯則與水反應產生CO2并形成多孔隙之聚氨酯發泡體。藉由原料成分或比例配方的改變，可制造出具有不同密度的硬質或軟質聚氨酯發泡體。
聚氨酯發泡成型的基本制程為，將多元醇、異氰酸酯，與水等原料混合均勻后注入模穴。通常注入階段不會完全填滿，接著再藉由發泡膨脹填滿模穴剩余的空間。在此過程中聚氨酯會因化學發泡反應釋出二氧化碳氣體，聚氨酯的黏度也會因交聯反應的進行而不斷升高。同時化學反應導致的放熱效應也會使模內溫度增高，進一步使二氧化碳在相對高溫的狀況下不斷釋入于聚氨酯中，直到模穴內充滿聚氨酯泡沫或聚氨酯完全固化為止。
化學發泡成型制程的挑戰是如何使用較少的原料充滿模穴而不短射。如果注入的原料過少，同時若發泡量也不足或聚氨酯固化速率過快，就會造成短射。但如果注入的原料過多，雖然能充飽模穴但后續的發泡行為會產生大量廢料。藉由化學發泡成型模塊的仿真可以更準確地預測聚氨脂的充填行為與注入原料的優化。
展開 注：對于計算參數，充填設定步驟與傳統射出成型相同。
5. 后處理
如要檢視化學發泡成型模塊的分析結果，在窗口中展示流域分布圖標。基本步驟如下：
步驟1：從Studio工作區中選擇適合的項目：
•選擇想要的組別。
•在分析結果（Result）中選擇想要的結果。
•選擇特定的結果，例如：流動波前時間、密度、溫度、轉化率、發泡轉化率等。
步驟2：如下圖所示，從顯示工具欄中選擇圖標，在窗口中指定想要的模型特征與組件。下列為范例。
檢視充填階段時的流動波前時間
在后處理的階段，提供充填保壓與冷卻階段時的屬性。例如：為顯示組別1的流動波前時間結果，在Studio樹狀目錄中選擇組別（Run）> 分析結果（Result）> 充填分析（Filling）> 流動波前時間（Melt-front time）。不同充填百分比的結果顯示如下。
檢視充填階段時的多段結果
由于Moldex3D化學發泡成型模塊的充填分析到發泡結束時間；因此充填階段的結果可藉由選擇不同的多段時間點而得，如下圖所示。
化學發泡成型常見結果項
密度：由于發泡反應進行會放出大量氣體，因此隨著充填過程時間增加，密度會愈來愈輕。
溫度：由于發泡反應進行會大量放熱，因此隨著充填過程時間增加，溫度會增加，但若內部溫度高于模溫則溫度會從模壁進行散熱，如下圖切剖面結果。
轉化率：轉化率代表化學交聯反應的程度，轉化率愈高代表產品愈接近固化，溫度愈高轉化速率愈快。
發泡轉化率：發泡轉化率代表化學發泡反應的程度，發泡轉化率愈高代表愈多氣體產生，溫度愈高發泡轉化速率愈快。
展開 圖一 有無使用重力作用之模流分析結果差異
圖二 不同逃氣間隙將影響流動行為
圖三 使用不同水濃度，影響氣體發泡反應速度
透過Moldex3D PU化學發泡模塊的3D聚氨酯化學發泡制程仿真，讓使用者可藉由充填/熟化的分析，更容易評估適合的生產條件。同時PU化學發泡成型模塊提供智能的精靈工具和后處理器，可以提早診斷潛在缺陷以進行設計修改，有效縮短上市時程。
化學發泡成型概論
化學發泡成型（Chemical Foaming Molding, CFM）是藉由化學反應產生氣體而達成填滿模穴的成型工藝，聚氨酯(polyurethane, PU)發泡成型為化學發泡成型中最常見的一種。聚氨酯發泡體根據其機械性質可區分為硬質及軟質發泡體兩大類，硬質發泡體為施加載重后會破壞而不能回復者，軟質發泡體則為去除載重后會回復原形，并具可撓性與高彈性。聚氨酯發泡體可應用于汽車工業如儀表板、方向盤、座椅，冷凍工業如冰箱的隔熱層、保溫夾層，制鞋工業如鞋底，與醫療工業如病床床墊、手模等等。聚氨酯樹脂為主要為由含有OH基團的聚酯或聚醚類等多元醇(Polyol)與異氰酸酯 (Isocyanate) 反應而成，藉由此反應可使分子成長，并形成交聯的網狀結構。若原料加入水作為發泡劑，異氰酸酯則與水反應產生CO2并形成多孔隙之聚氨酯發泡體。藉由原料成分或比例配方的改變，可制造出具有不同密度的硬質或軟質聚氨酯發泡體。
聚氨酯發泡成型的基本制程為，將多元醇、異氰酸酯，與水等原料混合均勻后注入模穴。通常注入階段不會完全填滿，接著再藉由發泡膨脹填滿模穴剩余的空間。在此過程中聚氨酯會因化學發泡反應釋出二氧化碳氣體，聚氨酯的黏度也會因交聯反應的進行而不斷升高。同時化學反應導致的放熱效應也會使模內溫度增高，進一步使二氧化碳在相對高溫的狀況下不斷釋入于聚氨酯中，直到模穴內充滿聚氨酯泡沫或聚氨酯完全固化為止。
化學發泡成型制程的挑戰是如何使用較少的原料充滿模穴而不短射。如果注入的原料過少，同時若發泡量也不足或聚氨酯固化速率過快，就會造成短射。但如果注入的原料過多，雖然能充飽模穴但后續的發泡行為會產生大量廢料。藉由化學發泡成型模塊的仿真可以更準確地預測聚氨脂的充填行為與注入原料的優化。
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為什么使用化學發泡分析?
化學發泡成型是模穴先透過熔膠做部分填充，再由化學發泡反應所產生的氣體導致材料膨脹使得模穴完全填充。聚氨酯（PU）發泡成型是化學發泡成型中常見的成型方式。一般PU發泡的產品可分為兩類：剛性發泡和軟性發泡。 剛性發泡產品變型后無法復元；但軟性發泡產品在施力產生變形后，可以恢復到原始狀態。聚氨酯發泡產品的優點是可以讓產品本身減輕重量，節省材料成本，并且增加使用舒適性，具有抵抗腐蝕性
藉由化學發泡成型模塊的仿真可以更準確地預測聚氨脂的充填行為與注入原料的優化。
聚氨酯發泡制程示意圖
轉注成型是一種廣泛應用于橡膠加工產業的制程，而發泡橡膠則常被用來生產汽車、電子、建筑等產品。但是當橡膠加入發泡劑時，其制程會變得與傳統轉注成型的有點不同。如下圖所示，一熱固性預填料被放入料槽后，再由柱塞施加壓力讓橡膠流進加熱的模穴中。
Moldex3D模流分析之發泡參數設定10個月前
藉由化學發泡成型模塊的仿真可以更準確地預測聚氨脂的充填行為與注入原料的優化。
發泡參數設定
在發泡參數設定頁應詳細輸入發泡設定的信息。射出控制由體積百分比 (%)： 表示熔膠與產生的氣體混合的總澆注體積比例到整個模穴體積的指定比例時停止澆注。射出控制由射出體積 (cm3)：表示熔膠與產生的氣體混合的總澆注體積到指定體積時停止澆注。
大綱
現今鞋業市場之趨勢走向結構輕量化，逢甲大學研究團隊透過Moldex3D的發泡模組（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。通過模擬和實驗的整合，不但驗證了澆口位置與和厚度變化對泡沫結構和分布的影響，最終結果也顯示采用發泡射出成型，可替代發泡劑減輕10%產品重量。
挑戰
? 研究澆口設計對熔膠流動和成型品質的影響
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大綱
現今鞋業市場之趨勢走向結構輕量化，逢甲大學研究團隊透過Moldex3D的發泡模組（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。通過模擬和實驗的整合，不但驗證了澆口位置與和厚度變化對泡沫結構和分布的影響，最終結果也顯示采用發泡射出成型，可替代發泡劑減輕10%產品重量。
挑戰
研究澆口設計對熔膠流動和成型品質的影響
藉由化學發泡成型模塊的仿真可以更準確地預測聚氨脂的充填行為與注入原料的優化。
聚氨酯發泡制程示意圖
轉注成型是一種廣泛應用于橡膠加工產業的制程，而發泡橡膠則常被用來生產汽車、電子、建筑等產品。但是當橡膠加入發泡劑時，其制程會變得與傳統轉注成型的有點不同。如下圖所示，一熱固性預填料被放入料槽后，再由柱塞施加壓力讓橡膠流進加熱的模穴中。
■ KraussMaffei / 劉濤 技術經理
前言
自1925 年開發出首臺手搖式射出機開始，克勞斯瑪菲(KraussMaffei) 一直致力于針對塑料材料的加工成型與技術開發；隨著塑料材料性能的提升以及結合諸多的創新技術，塑料的應用已經不局限于常規認知范圍內；包括將發泡成型技術結合長玻纖材料的應用，在減重的同時極大的提高了塑料產品的適用范圍，甚至突破了原本屬于其它材料范疇的應用場景
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