RTM模流分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
RTM模流分析的視頻教程
模流分析系列課——材料基礎物理性分析
作為表征材料性能和安全可靠性保證的手段，力學性能試驗方法及其標準化是關系到推進復合材料應用，如新產品開發設計階段通過模流分析進行材料結構設計、模具設計、原料選型等。模流分析是注塑產品前期分析、模具設計和注塑成型常用的專業分析方法，廣泛應用于汽車、家電、通訊電子、軍工等模具注塑產品領域。材料在常溫、靜載作用下的宏觀力學性能，是進行模流分析是必須要確定的力學參數。
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RTM模流分析的實例教程
RTM制程在進行模擬分析的階段時，往往會遇到分析結果與實際生產不符的情形。當RTM產品迭層設計越復雜、產品肉厚越厚，流動差異就會越來越明顯。因此，傳統的2D或2.5D模擬技術難以充分表現出RTM產品在厚度方向的迭層材料差異及真實幾何數據，材料會變得均一化、失去材料差異的信息，導致無法掌握產品厚度方向的流動行為。為了解決此難題，Moldex3D團隊研發出真實三維模擬技術，即使幾何復雜或是材料差異，仍可以忠實呈現流動行為，讓使用者得以進一步觀察樹脂在纖維組成結構下的流動行為。透過Moldex3D的RTM模擬技術可讓使用者進行更復雜的WRTM制程模擬。
如下圖所示，使用者可以利用前處理工具來建構設計好的產品網格，再搭配濕式樹脂轉注成型制程中特有的預填料分布及壓縮區設定，最后輸出建構好的網格及纖維排向設定到Moldex3D之Studio中，即可進行參數設定及數據分析。
WRTM制程模擬流程圖
利用Moldex3D模擬WRTM制程，結果如下所示。流動波前結果顯示出預填料經由壓縮后，不同于一般壓縮成型，WRTM樹脂充填時會傾向于先充填滿該層纖維布后，才往下一層纖維布繼續充填，這主要原因在于纖維布流動平面之滲透率(K11、K22)大于厚度方向之滲透率(K33)之故。
WRTM制程流動波前
此外，Moldex3D WRTM 模塊也能再現WRTM常見的多重預填料分布，如下圖所示，藉由預先鋪排的預填料分布，也可再現實際制程的設定結果。更進一步可協助使用者進行預填料的鋪排設計，大幅降低開模時間，同時也可藉由合適的預填料的鋪排設計來避免短射等缺陷的發生。
WRTM的多重預填料分布示意圖及模擬結果
展開 RTM制程在進行模擬分析的階段時，往往會遇到分析結果與實際生產不符的情形。當RTM產品迭層設計越復雜、產品肉厚越厚，流動差異就會越來越明顯。因此，傳統的2D或2.5D模擬技術難以充分表現出RTM產品在厚度方向的迭層材料差異及真實幾何數據，材料會變得均一化、失去材料差異的信息，導致無法掌握產品厚度方向的流動行為。為了解決此難題，Moldex3D團隊研發出真實三維模擬技術，即使幾何復雜或是材料差異，仍可以忠實呈現流動行為，讓使用者得以進一步觀察樹脂在纖維組成結構下的流動行為。透過Moldex3D的RTM模擬技術可讓使用者進行更復雜的WRTM制程模擬。
如下圖所示，使用者可以利用前處理工具來建構設計好的產品網格，再搭配濕式樹脂轉注成型制程中特有的預填料分布及壓縮區設定，最后輸出建構好的網格及纖維排向設定到Moldex3D之Studio中，即可進行參數設定及數據分析。
WRTM制程模擬流程圖
利用Moldex3D模擬WRTM制程，結果如下所示。流動波前結果顯示出預填料經由壓縮后，不同于一般壓縮成型，WRTM樹脂充填時會傾向于先充填滿該層纖維布后，才往下一層纖維布繼續充填，這主要原因在于纖維布流動平面之滲透率(K11、K22)大于厚度方向之滲透率(K33)之故。
WRTM制程流動波前
此外，Moldex3D WRTM 模塊也能再現WRTM常見的多重預填料分布，如下圖所示，藉由預先鋪排的預填料分布，也可再現實際制程的設定結果。更進一步可協助使用者進行預填料的鋪排設計，大幅降低開模時間，同時也可藉由合適的預填料的鋪排設計來避免短射等缺陷的發生。
WRTM的多重預填料分布示意圖及模擬結果
展開 樹脂轉注成型(RTM)則是目前最具前瞻性的新興技術。RTM屬液體復合材料成型的一種，適合用于生產幾何復雜的大型塑件，并能滿足高機械強度、嚴格的尺寸公差及外觀等要求，因此被產業廣泛運用。此外，RTM也是最具效率和經濟性的制程之一，原因包括：設備不昂貴、閉模制程、射壓低、容易控制機械特性、可結合金屬嵌件及附件、可用于生產復雜的大型塑件，以及低勞力成本等。
然而RTM產業中仍面臨一些挑戰，例如：由于產品中纖維體積較大的區域對模流行為影響極巨，導致樹脂流動行為不容易被準確預測。因此RTM現場作業人員仍無法精確掌握這些影響，也無法在灌注制程結束前觀察和驗證塑件是否已浸潤飽合。若產品尚未達到100%浸潤，將產生干斑或氣孔等缺陷，如此一來產品就必須丟棄，直到成功制造出沒有干斑的RTM產品為止。
若使用此試誤方法來制造大型結構的RTM產品(例如事業級渦輪葉片)，成本相當昂貴。透過有效的CAE仿真技術，即可預測復雜結構的RTM產品流動行為。目前市場上對RTM產品的需求及潛在客戶皆相當龐大，包括纖維材料制造商、模具制造商等，然而可仿真RTM的分析軟件仍相當稀少。纖維布的滲透率是影響RTM CAE仿真質量的關鍵參數之一；而滲透率代表多孔介質(例如纖維布)的特性，也是流體或氣體可滲入介質能力的指標；高滲透率即但表流體可快速通過介質。若使用傳統的量測方法，例如真空輔助樹脂轉注成型(VARTM)，需要將真空袋將打開的模具密封，以制造出一真空環境，此過程不但費時費工且容易產生人為錯誤。
有鑒于此，Moldex3D材料科學研究中心導入了EASYPERM(圖一)，以提升復合材料的量測能力。EASYPERM曾在2015年獲得JEC創新獎(JEC Invention Award)，是用以量測纖維布滲透特性的儀器，可透過壓力傳感器測量出產品不同布位的局部壓力，并描繪出內部平面及外部平面的滲透率。
展開 為了準備好RTM仿真需要的模型且包含了復數迭層和各自不同的纖維布排向，在Moldex3D Mesh (Rhino) 中點擊RTM Wizard 來開始。RTM Wizard (RTM精靈) 提供了互動型的整合功能，用戶可在此預備好模型對象、網格、纖維布排向和邊界條件(BC)，在輸出成MFE檔供RTM模擬。操作流程及不同頁簽提供的功能將在以下一一簡述：
Import：匯入幾何文件或網格模型(支持Moldex3D、LS-DYNA)。如同此頁，RTM Wizard 的各頁簽均會提供Check Tools 來讓使用者確認自由邊及干涉的問題。
Meshing：此頁簽提供產生網格模型的工具，包含了撒點、表面網格生成、切割表面網格(可用角度或選擇兩種方法)、檢查自由邊與實體網格生成(Tetra and Prism)。完成后再使用Check Tools 檢查自由邊及干涉非常的重要。
Orientation：點擊 Add 并選擇目標實體網格來指定纖維布排向，然后在接口中編輯迭層名稱、屬性、基本方向及主軸(R1 & R2)。右鍵點擊現存迭層項目可以重新指定實體網格或移除纖維布設定。設定好的纖維布排向在之后的分析中會和熔膠及迭層的材料性質來定義產品的總體機械性質。
纖維布排向設定 (Fiber Mat Orientation Setting)
在樹脂轉注成型分析中，纖維布在模穴里鋪覆后的纖維排向對流動波前和纖維布的狀況有很大的影響。 Moldex3D的設計可以幫助用戶設置纖維布沿著模穴幾何的方向。原始纖維布的排向是由主軸（R1），徑向（R2），相關之滲透率（K11，K22，K33），和孔隙度所定義而成。
展開 在RTM項目中有兩個主要的材料:塑料與迭層。當匯入網格模型(MFE)時，迭層模型(KPT)如果其名稱與位置一樣也會一起被匯入。然后，點擊材料(Material)并切換到材料樹，可以從材料精靈中為塑件與各個迭層選擇材料。
? 成型條件 (Process Condition)
Moldex3D的樹脂轉注成型模塊(RTM)支持充填和熟化分析，使用者可以根據建議成型條件或設計規格設定成型參數。設定接口選擇CAE模式后，下一步以啟動流程精靈。
1. 充填參數設定 (Filling Process Setting)
利用充填控制作為設計要點是樹脂轉注成型和射出成型之間的主要差異。射出成型充填過程是通過在充填時間來控制，而樹脂轉注成型充填過程是通過流率和壓力控制。樹脂轉注成型分析支持兩種類型的充填設定：由流率和由壓力。
?流率控制：使用最大入口流率和在多段設定里分配流率的profile。
?壓力控制：在多段設定里利用最大入口壓力和壓力分布進行壓力設定。
最大的充填時間是指計算器終止充填分析的時間點。此外，使用者還可調整充填過程中的樹脂溫度、模具溫度及溫度分布。
2. 熟化參數設定 (Curing Process Setting)
熟化成型過程的分析可以協助設計者分析樹脂在充填后的轉化行為。熟化仿真可以幫助用戶來估算適當的熟化時間和達到的理想樹脂轉注成型制程的轉化率。
在熟化設置設定選項，用戶可以指定熟化開始的時間和壓力。
?熟化轉換
當最大充填時間（充填設定）已經達到或模穴已經完全填滿，分析將會從充填切換成熟化。此外，使用者還可以利用充填體積或充填時間的去指定熟化切換時間點。當選擇體積充填 (%)，熟化切換會在模穴達到使用者定義充填百分比是開始。
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樹脂轉注成型（Resin Transfer Molding，RTM）是一種先進的復合材料成型制程，通常透過將纖維布含浸樹脂來生產高性能復合材料零件。RTM能夠生產具備高質量、復雜幾何形狀，以及尺寸精度、機械性能良好且一致的零部件。
Moldex3D RTM可以讓使用者在Studio上依照現場纖維布之鋪排來進行立體網格設計，也能從外部前處理軟件如Rhino、Hypermesh等輸入。Studio
2026年5月6-9日，為期4天的第二十四屆中國國際鑄造博覽會、第十九屆中國國際壓鑄工業展覽會暨第十九屆國際有色及特種鑄造展覽會在國家會展中心（上海）圓滿舉辦。
FLOW-3D 中國攜專為金屬鑄造打造的 FLOW-3D CAST 模流分析軟件亮相，重點展出一體成型件與半固態模流分析解決方案，與業界同仁交流鑄造行業的前沿技術與應用。
為什么選擇微觀力學模塊？
微觀力學模塊(Micromechanics Interface, MMI)是Moldex3D一個輸出材料特性的模塊，其允許用戶在可提供用戶輸出多尺度材料的材料性質給Digimat或Converse，并整合在有限元素分析中。在Moldex3D中以復合材料完成仿真分析后，用戶能夠利用MMI模塊更準確、更有效率地解決復雜的非線性多尺度有限元結構分析。此外，在多尺度模型中將能考慮更多獨特材料特性
對于工業界的使用者而言，模流分析最重要的三個要素就是：使用便利性、正確性與速度。三維實體模流分析技術可以提供許多傳統2.5D模流分析技術所不能提供的優點，例如與CAD的整合、分析正確性、模型最少簡化…等等。然而，三維模流分析在完全不簡化模型的情況下，無可避免增加了許多計算上的負擔，使得計算時間增長。Moldex3D所采用的高效能有限體積法 (HPFVM, High-Performance Finite
Moldex3D eDesign Plus 提供產品設計師簡單高效的模流分析解決方案，交互式的溝通設計平臺便于塑件與模具的制作。全自動網格生成，即使不具備高階 CAD 知識的用戶也能輕易上手。精準的 3D 立體顯示技術有助于用戶深入解析產品，檢視流動和熱性質變化，在實體模具成型前即完成優化。Moldex3D eDesign Plus 為客戶提升產品質量和成本效益，爭取最佳上市時機。
全自動化真實三維網格
顯示塑料當下的纖維配向向量分布情形1/3 代表配向為隨機 (random) 配向；1 代表纖維被100%配向.配向值越高代表纖維被流場在該方向配向的程度越高。纖維的排向會被充填時的流動所影響，較高的配向會使纖維排列方向的強度提升更多。纖維配向結果可以介由計算參數的纖維配向分析選項來啟用 (請參考纖維分析章節于進階分析)。
纖維排向在X方向
塑料在充填/保壓結束時纖維排向的X方向分量。
主頁簽(Home Tab) 的設定(Setting)中，單擊 材料(Material)，并在右下角的下拉式選單中選擇材料精靈(Material Wizard)，系統將會跳出材料精靈的窗口。
使用者可以單擊檢視(V)，選擇Moldex3D材料庫 (Moldex3D Bank)，將畫面切換至Moldex3D材料庫。Moldex3D材料庫中目前有超過7000種的材料可以提供選擇，使用者可以依據需求來選擇所需的材料
對于工業界的使用者而言，模流分析最重要的三個要素就是：使用便利性、正確性與速度。三維實體模流分析技術可以提供許多傳統2.5D模流分析技術所不能提供的優點，例如與CAD的整合、分析正確性、模型最少簡化…等等。然而，三維模流分析在完全不簡化模型的情況下，無可避免增加了許多計算上的負擔，使得計算時間增長。Moldex3D所采用的高效能有限體積法 (HPFVM, High-Performance Finite
流動分析 Flow
Moldex3D Flow(流動分析)可仿真實體熔膠在流動過程中巨觀及微觀的特性，如噴泉流、慣性效應、重力效應等。Moldex3D Flow的強大性能可幫助用戶了解并可視化熔膠流動過程，精確定位縫合線位置，并檢測短射、包封等潛在缺陷，進而評估優化產品、模具設計與制程條件。
功能
? 預測3D噴泉流現象，慣性現象，剪切生熱效應等等
? 預測縫合線/包封位置，
射出機數據庫 功能讓用戶能夠一目了然所有已建立的射出機/輔機信息，讓相關搜尋變得更加便利。射出機數據庫分為兩個部分: 射出機 和 輔機，使用者可分別建立這兩種類的機臺信息；而在此處創建的機臺會顯示在 管理功能 > 試模 > 試模信息 > 射出機規格 的射出機下拉選單中，以及 管理功能 > 項目 > 檢視 > 碳排計算 > 編輯 > 設備 > 射出機 及 輔機 的射出機/輔機下拉選單中。
*注意
