變模溫技術的案例
Moldex 3D變模溫分析設定
為了滿足變模溫制程CAE分析需求，Moldex3D 提供完善的模擬工具來檢視不同的快速加熱和冷卻情形，完整整合充填、保壓及冷卻階段的真實三維數據。
以下為在Moldex3D中設定變模溫模擬分析的基礎步驟：
STEP 1. 在制程參數設定(ProcessCondition)下面的冷卻設定(CoolingSettings)，使用者必須先將冷卻方法(CoolingMethod)設定為瞬時(Transient)，才能執行變模溫制程模擬。
STEP 2. 接著，在制程參數設定(ProcessCondition)> 冷卻設定(CoolingSettings)> 冷卻水路/加熱棒(Cooling Channel/ Heating Rod)，使用者可以在不同的時間點改變溫度和冷卻媒介的設定。
下表顯示一個生產周期內不同時間點的溫度設定數據。
來源： RATCMoldAdvisor
作者：David_dai戴平偉
展開 Moldex3D模流分析之電子產業解決方案
隨著越來越多的電子產品主打體積小、重量輕、高續航力和絕佳效能，微小化和薄肉化的趨勢，對于塑料電子零件產業構成極大挑戰，為求達成高標準要求，企業必須挹注比以往更多的時間和成本；此外，面臨瞬息萬變的產業創新技術、日益縮短的上市時程和產品生命周期，企業必須保有領先對手的競爭優勢。
Moldex3D優勢
透過Moldex3D的真實三維模擬分析能力，使用者可以精準模擬各種復雜的先進制程。較精細的電子塑件組裝問題，可以透過模擬分析提前發現；一般的產品外表瑕疵，如：短射、縫合線、包封以及凹痕可以在產品設計初期盡早發現并解決。
除了傳統的射出成型之外，Moldex3D 還可以模擬復雜的射出成型制程，包含：異型水路、熱澆道、多材質射出和氣體輔助成型…等等，這些進階仿真工具讓電子產業的產品設計者、模具設計與制造業者可以在短時間內，迅速作出重要的決策，降低開發成本、上市時程和達到利潤優化。
問題挑戰與Moldex3D解決方案
計算機組件
? 挑戰與解決方案
各式計算機組件從連接器到主板上的芯片，都可以透過 Moldex3D 精準的模擬分析而獲益。例如，連接器生產者通常需要花費許多心力在處理縫合線和產品平整度問題；LCD 面板業者則需要快速變模溫技術和異型水路技術來創造附加價值。
Moldex3D Solution Add-ons支持各種創新的成型技術。
家電用品
? 挑戰與解決方案
電視機、電冰箱、洗衣機等大型家電用品，通常會遭遇成型外觀問題，像是縫合線、包封和凹痕等。這類家電模具也經常采用熱澆道和時序閥澆口控制設計，以避免出現縫合線。Moldex3D 可以輕易模擬此類問題，協助預測并解決成型的困難。
展開 Moldex3D模流分析之首爾科技大學利用Moldex3D來進行冷卻性能的研究
最終成型周期
結果
藉由Moldex3D瞬時溫度分布的3D模擬結果，使用者可以準確地預測變模溫技術帶來的影響，并且在開模前就避免成型中會發生的潛在問題。這個研究充分顯現加熱與冷卻的高效率性，且模擬的結果提供了一個快速有效的實驗驗證方法。首爾科大因為使用Moldex3D Advanced及solution add-on模塊，使其能夠為不同的特殊工藝。例如: 壓縮成型及氣體輔助射出成型等，進行實驗驗證。目前許多全球知名的學術機構都已使用Moldex3D，目的不僅只為了學術研究，也同時為了讓學子在學術上、經濟上與技術上都能持續提升競爭力。
如何利用CAE檢測產品外觀問題
而變模溫技術(RHCM)，也稱急冷急熱技術，之所以能改善大多數外觀缺陷如縫合線、流痕、光澤度、色差等，主要是在高溫狀態下，改變了熔膠原本的「噴泉流動」行為，使熔膠能更平順的在模穴內流動，熔膠熔接的溫度更均勻。所以在認識熔膠流動的方式后，下面我們再來看看實例。
如應力痕的發生原因，主要是因為剪切層溫度上升，可能使原已凝固的表皮層再度軟化及熔解，甚至撐破配向的表皮層而形成有色差的應力痕。在CAE內，雖然無法呈現表皮層軟化熔解的現象，但可表現為剪切應力結果高、流動波前溫度高等結果。通過這些結果來判斷產品外觀是否有應力痕的風險。
圖6：剪切應力結果及實際樣件
除了應力痕、還有流痕、色差、噴射痕這些在CAE上無直接結果能判斷是否存在的，我們都可以通過剪切率、速度矢量、波前溫度結果，判斷是否有劇烈的速度差異、溫度差異，從而判斷是否設計有問題、是否工藝有問題。如圖7，像這種外觀有一圈像流痕的痕跡的問題，通過CAE看速度矢量結果，可以看到綠色區域的一圈是速度高的地方，藍色區域是速度低的地方，此處速度的劇烈變化就有產生外觀缺陷的風險。
圖7：實際樣件及速度矢量結果
再如外觀面的白痕、色差問題，如圖8，該產品在澆口處上方的外觀面總會產生一團白痕，現場通過實驗，驗證該缺陷與模溫、射速有關系。只調整模溫的情況下，有機會改善缺陷，但仍存在輕微白痕（圖8左下），只在澆口處降速，降低剪切速率的情況下，缺陷可完美消除（圖8右下）。
圖8：模溫及射速多段設定實驗結果
通過CAE中的剪切率結果（圖9），模擬一段射速和澆口降速的設定，結果和實際結果相似。即外觀面的速度變化越劇烈，越有產生這種外觀的色差的風險。
圖9：一段射速及澆口降速的模流分析結果
CAE結果的外觀判定標準？
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“不容忽視的表面現象：塑膠射出后的浮纖問題詳解！
調整加工條件也可以改善成品的表面浮纖現象， 通常會使用較高的模溫條件。更進階的做法會應用變 模溫技術，因為此技術本質上已將噴泉流流場完全改變，所以在產品表面不容易出現纖維斜插的現象。
圖3： 產品表面浮纖明顯
其他則可以藉由提高料溫、提高射速等方式，延長表 面固化層冷卻時間，也可減低表面浮纖現象。模具澆鑄系統的設計與浮纖現象的形成有著密切關 系。針對一般玻纖增強樹脂的流動性差,而且兩種組 分的流動性不一致的特性,模具設計中的流動距離不能太長,讓熔體快速充填型腔,保證玻纖能均勻分散, 避免發生淤積分層面而形成浮纖。因此澆鑄系統設計 的基本原則是采用大截面積的流道,流程宜平直和短。
圖4： 產品無明顯浮纖現象- 明顯改善
如仍有少量浮纖現象，模具表面曬紋也可以有摭蓋作 用。此外，模具要有充分、均勻的冷卻水道以確保通 熱油后,模具產品表面的模溫一致。
生產工藝首先是料筒溫度。由于玻纖增強塑料的熔融 指數比非增強塑料低30%～70%，流動性較差,因此 料筒溫度要比純尼龍 66 高出 10-30℃。 PA66+GF 的 熔融溫度為275-280℃,最高不超過310℃。如料溫 過高，雖然流動性有所提高,但也容易出現材料分解 及產品燒焦等問題。
其次是模溫 ,PA66+GF 的模溫在 110-140℃。如模溫 太低，易出現走膠困難,產生浮纖;如模溫太高，易出現成型周期過長,產品燒焦等問題。總之成型工藝上可采用高料溫、高模溫、高壓、高速、低螺桿轉速 注射,對改善浮纖現像比較有利。
材料的選擇從原料入手，選擇材料時尼龍黏度在力學 性能許可的范圍內盡量選擇低黏。 IXEF PARA芳香族尼尤材料雖然纖維成份達到50-60%，加工時的流動性很好，容易做出表面光滑亮麗的產品。
展開 高光無痕注塑工藝的關鍵是什么？
如何能讓變模溫控制技術在不影響成型周期的每件下進行經濟規模生產是大家爭相發展與突破的題目。今后需要在實用的低成本快速加熱方法、集成的高光注塑機等方面進一步研究開發。
高光注塑是目前注塑企業最為通用的叫法，從注塑產品的光澤上看，由于熔體流動前沿與模面接觸點的界面溫度提高，可使模具部分的微細形狀復制容易，如結合表面高光的模具、特殊工程塑料，可生產出高光澤度的注塑產品，實現一步注塑成功最終產品，由此被稱為高光注塑，其全稱應該為高光產品的變模溫注塑。
除此之外還有其它很多叫法，比如：該工藝采取了快速加熱冷卻，被稱為快速熱循注塑（RHCM）；從模具溫度變化來看，稱為變模溫、動態模溫、交替冷熱模溫控制技術；從消除噴涂等后處理工序看，被稱為免噴涂注塑；從消除表面缺陷上看，稱為無熔接痕、無痕注塑。
從加熱方式分，又稱為蒸汽式、電熱式、熱水式、高油溫式、感應加熱式模溫控制技術等。從模溫控制機看，又稱為蒸汽模溫機、過熱水模溫機、電熱模溫機、水溫機、油溫機、電磁感應模溫機等。
展開 節能新方案！橡塑膠產業必看！
綜觀現今的加熱方式，感應加熱具有升溫迅速、熱量集中于模具、能源消耗少、能源使用效率高……等優點，但冷卻方面卻受限于熱交換器性能需額外設置冷水機進而增加設備成本與維護成本，因此財團法人精密機械研究發展中心(PMC)投入能耗占比最高的冷熱制程技術項目進行開發，聚焦變模溫制程，投入變模溫調控技術，產出變模溫設備，整合改良型殼板式熱交換器與感應加熱器，并將冷卻機構、加熱機構、流體切換機構整合至動態模溫機內部，可有效簡化管路設計、減少占地空間，預期可縮短模具成型周期，提升加熱與冷卻效率，提升外圍輔機加熱機構之熱轉換效率。
變模溫加熱設備機構構型樣態
本文聚焦于橡塑膠射出成型機之加熱應用，探討加熱結構特性分析。在有規格限制的主機與構型匹配下，設計加熱結構樣式，達到加熱效率最佳的規格目標。以100~200噸射出成型機可使用的規格與結構設計為例，為了獲得良好的溫度分布，分別考量如下設計：
「面積增大型」，將加熱區域劃分為疊片狀，使加熱結構內的水接觸到的加熱面積提升。
「路徑延長型」，加熱區域做蜿蜒狀，讓流體在結構內盡可能流過較長加熱路徑，如圖1所示。
圖1：加熱機構內部構型（路徑延長型之加熱板設計）
完成內部加熱構型設計后，透過二薄板焊接，簡化加工程序，并于外層纏繞線圈，完成加熱板片設計，如圖2、圖3所示。
圖2：完成結合之加熱板片模型圖
圖3：完成線圈纏繞之加熱機構模型圖
冷熱交換結構制作與組裝
本研究根據所設計之新式熱交換器進行實體制作，并驗證其性能。新式熱交換器模型圖如圖4所示。
展開 絕對原創：Moldflow CAE分析經驗和原理整理(自己總結)。
Time to Freeze：凍結時間是指充模結束到型腔中的聚合物降至頂出溫度所需的時間。凍結時間可用來估計制件的成型周期，并作為確定保壓時間的初始值，同時可用于觀察制件壁厚變化的影響。
Frozen layer fraction：凍結層厚度有兩個概念，它定義了制件凍結層的厚度。如果凍結層厚度的值為1，則表示截面已完全凍結。確定聚合物熔體是否凍結的參考溫度是轉變溫度。凍結層厚度是中間數據結果。要觀察制件和澆口凍結的時間，該結果非常有用。如果制件上靠近澆口的一些區域凍結得早，就會使遠離澆口的區域具有高的收縮率。通常，在關鍵位置（如澆口）創建XY圖來觀察凍結層厚度變化的情況。
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MPI6.2開始支持變模溫的技術。雖然變模溫能夠解決高光的問題，但必須同時評估其他問題比如翹曲問題，所以Moldflow仍然需要優化分析。這種叫急冷技術，有通熱水和通蒸氣兩種！高光注塑只是一個統稱，實現的手段很多，包括熱電偶加熱，電磁加熱，高溫水蒸氣加熱和冷卻。目前最常用的還是急冷急熱技術(RHCM)。正如其所做出來的產品優點一樣，其缺點也令人關注，包括高昂的專利技術費用，相對較長的成型周期，水路的排布等等，還有一個更大的缺陷據說是成型出來后的產品表面只能用專門的抹布擦拭，被稱為只能成型藝術品，而不能大眾化。
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企業版和商業版的大致區別在于：
1、商業版是按功能模塊來單獨賣的，比如cool，fusion。企業版是按組合來賣的，比如cool+flow+fusion是一個組合。當然組合的價格會相對優惠一點，但關鍵是要看是否有適合的組合。
2、商業版客戶買的是節點，比如一個客戶端就叫一個節點，客戶要么買固定節點的（單機）要么買浮動的，企業版本身就是浮動的。
3、商業版每個節點都能同時進行兩個完全一致的分析任務，企業版每個節點只能進行一個分析任務。
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