RTM模流分析的案例
Moldex3D模流分析之復合材料RTM
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 Moldex3D模流分析之RTM模擬
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 Moldex3D模流分析之Resin Transfer Molding，RTM
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 Moldex3D模流分析之Studio中進行RTM模擬
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。
展開 
Moldex3D模流分析之RTM模擬整合AniForm復材分析纖維排向
簡介
Moldex3D近期與預測復合材料層壓板的可成型性仿真軟件AniForm合作，提供用戶更高階的樹脂轉注成型(RTM)分析功能。AniForm成立于2011年，由荷蘭特文特大學(The University of Twente)分支而成，其提供的模擬技術服務目前已廣受全球企業肯定，其中尤以航空產業為主要運用領域。
目前市面上復材產品生產過程，根據制程不同制程步驟，有各自的對應仿真軟件，仿真軟件種類繁多且各有長處。若能整合不同的模擬工具的預測結果，對實務上將可帶來很大的幫助。Moldex3D與AniForm整合的軟件接口，即可幫助用戶獲得更精確的注塑分析結果。
「我們很開心能進行這項合作，AniForm無疑是產業中的佼佼者，」Moldex3D歐洲營業處鄧瑞民協理表示，「這是Moldex3D與AniForm首次進行軟件整合，期待未來彼此也能有更緊密的合作。」
透過Moldex3D的RTM模擬技術與AniForm可讓使用者進行高階的RTM模擬，尤其對風力發電及航空產業極具幫助。使用者可將AniForm Suite所分析的纖維布排向數據(以ASCII文件格式儲存)直接導入至Moldex3D，進行后續的RTM模擬。
AniForm協理Sebastiaan Haanappel表示：「AniForm致力于為工程師提供有效的仿真工具，讓他們只須專注于預測分析，而不必耗費過多時間在建模和在不同仿真軟件之間轉換數據。Moldex3D在產業界有很好的口碑，因此這項合作非常令人振奮，我們很開心達到兩個軟件間的無縫整合，帶給使用者更棒的體驗。」
展開 Moldex3D模流分析之使用RTM精靈(Rhino)建立模型
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 Moldex3D模流分析之Composite 2023 如何于Studio編輯RTM纖維布排向
設定方法如下：
A.Setting by 選單選擇 Import Draping File (*.inp)
B.目標(Target)：選擇要設定排向的Ply，需將inp檔案對應的所有 Ply 一起選取
C.按 Next 進入下一步
D.Draping File選擇對應的 inp 檔案 (inp檔需為CSS8格式)
E.按下 View/Edit 按鈕進行對位 (Mapping)
F.inp 檔案同樣會以無屬性對象顯示，提供三種方式進行項目模型與inp檔案的對位
I.Original：使用ls檔案原始位置
II.Auto Move ：自動移至較佳的位置
III.3-points mapping ：項目模型與ls檔案各選三點進行對位
G.Mapping 完成后，按下 OK ，完成排向設定
-完成RTM 模擬: 進行分析與結果解讀
完成材料選擇、RTM成型條件等分析設定后，組別即可送交進行計算，如下圖為方法二分析后的充填階段之流動波前時間結果。再者，迭層與纖維排向的設定會影響樹脂轉注時的流動行為或其他產品質量。
?總結
Moldex3D Studio 2023版提供RTM制程使用者可利用手動自定義、輸入.ls、輸入.inp三種方法，依照需求來設定纖維排向。欲精準預測RTM制程之樹脂流動行為，精確的纖維排向非常重要，因此善用此新增功能，對RTM模流結果將有相當幫助。
展開 Moldex3D模流分析之樹脂轉化成型模組(RTM)的充填和熟化設定標簽
樹脂轉化成型模塊(RTM)的充填設定頁簽 (Filling Settings Tab for RTM Project)
在RTM模塊的充填設定卷標可設置以下參數：
控制種類：成型控制種類可在由壓力與由流率之間切換，選擇參照壓力，則軟件會以最大射壓與射壓壓力多段設定控制充填；若選擇由流率，軟件會使用最大料管流率與料管流率多段設定的參數控制充填。
•材料：顯示材料種類。
•最大充填時間：超過最大充填時間后，求解器會停止充填分析。
•最大進口壓力：轉注從流率控制切換至壓力控制的參考值。
•最大射出壓力：射壓從流率控制切換至壓力控制的參考值。
•最大料管流率：多段進澆流率的參照值。
射出壓力多段設定：點選多段設定...開啟射壓壓力多段設定，此功能與射出成型的充填/保壓標簽下射壓壓力設定類似。
料管流率多段設定：點選多段設定...開啟進澆流率多段設定，此功能與射出成型的充填/保壓標簽下的流率多段設定類似。
•塑料溫度：位于網格模型進澆點的塑料的熔膠溫度。
•模溫：模具溫度是定義模座和塑件間的溫度邊界條件，程序會假設邊界溫度分布一致。
樹脂轉化成型模塊 (RTM) 的熟化設定頁簽 (Curing Setting Tab for RTM Project)
在RTM模塊的熟化設定卷標內可設定以下熟化參數：
•熟化分析切換點：指定何時從流率控制切換到壓力控制，使用者可選擇使用由充填體積(%)或根據充填時間 (sec) 決定切換點。
•熟化時間：熟化階段的持續時間。
•熟化壓力基于：可選擇基于充填結束壓力或是最大熟化壓力。
展開 Moldex3D仿真分析之RTM分析Moldex3D支持匯入ANSYS ACP 3D HDF5檔
步驟4：執行最終檢查
在網格頁簽執行最終檢查，即完成藉由ANSYS ACP提供RTM前處理網格及相關信息。
步驟5：執行分析
進一步設定材料、成型條件及計算參數等，然后執行分析，即可得到對應之分析結果。
Moldex3D模流分析之API讓模流分析自動化
在進行設計比較或計算機試模時，我們需要建立許多模擬分析組別；在模擬完成后，也需要進行模擬結果的后處理，這其中就會有很多重復性的軟件操作，例如：分析組別的建立、成型參數的調整、分析結果的取得等。若CAE軟件有提供API，CAE工程師便可將原先重復的接口操作、以及耗時費力的人工數據搜集與比較，改為透過API對應的功能函式建立自動化執行的程序，加速完成工作任務。目前Moldex3D Studio在模擬組別的建立及分析結果的探查都有提供相關的API。
此外，透過API的整合應用，也可將CAE模流分析流程整合至自行開發的平臺，簡化原先使用CAE軟件所需要執行的接口操作，讓團隊成員都可透過簡化后的接口進行CAE仿真分析及結果解讀。這樣的作法不僅能減少團隊成員適應不同軟件的時間成本，也能自行定義符合公司產品需求的仿真工作流程，讓成員能在標準化流程中運用CAE模流分析的仿真結果，達到提升產品質量的目的。
圖二 API整合應用示意圖
總結
對于個人或小編制的CAE軟件用戶而言，API能將重復性動作撰寫成可重復執行的程序。即使應用情境有些微差異，也可以靠參數化的方式，讓程序保留一定的彈性。所以即使在前期會需要投入時間進行自動化程序開發，卻可帶來可觀的生產效益。
對于需要利用CAE模流分析技術的組織或企業而言，可能不是每個成員都具備CAE軟件使用的能力；但透過API的整合應用，便有機會取各家軟件所長，打造一個最適合自家工作流程的標準化接口，讓Moldex3D的模流分析技術為每一位成員所用。
展開 Moldex3D模流分析之API讓模流分析自動化
在進行設計比較或計算機試模時，我們需要建立許多模擬分析組別；在模擬完成后，也需要進行模擬結果的后處理，這其中就會有很多重復性的軟件操作，例如：分析組別的建立、成型參數的調整、分析結果的取得等。若CAE軟件有提供API，CAE工程師便可將原先重復的接口操作、以及耗時費力的人工數據搜集與比較，改為透過API對應的功能函式建立自動化執行的程序，加速完成工作任務。目前Moldex3D Studio在模擬組別的建立及分析結果的探查都有提供相關的API。
此外，透過API的整合應用，也可將CAE模流分析流程整合至自行開發的平臺，簡化原先使用CAE軟件所需要執行的接口操作，讓團隊成員都可透過簡化后的接口進行CAE仿真分析及結果解讀。這樣的作法不僅能減少團隊成員適應不同軟件的時間成本，也能自行定義符合公司產品需求的仿真工作流程，讓成員能在標準化流程中運用CAE模流分析的仿真結果，達到提升產品質量的目的。
圖二 API整合應用示意圖
總結
對于個人或小編制的CAE軟件用戶而言，API能將重復性動作撰寫成可重復執行的程序。即使應用情境有些微差異，也可以靠參數化的方式，讓程序保留一定的彈性。所以即使在前期會需要投入時間進行自動化程序開發，卻可帶來可觀的生產效益。
對于需要利用CAE模流分析技術的組織或企業而言，可能不是每個成員都具備CAE軟件使用的能力；但透過API的整合應用，便有機會取各家軟件所長，打造一個最適合自家工作流程的標準化接口，讓Moldex3D的模流分析技術為每一位成員所用。
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模流分析報告以及模流分析案例圖
提供模流分析，有意者請聯系15989404679，姚先生。郵箱：yaosong1230@tom.com
前框5點模流分析報告.rar
后蓋5點模流分析報告.rar
模流分析原理的簡單介紹與如何看模流分析報告（上）
模流分析原理的簡單介紹與如何看模流分析報告（上）
Moldex3D模流分析之東陽用模流分析建構全球競爭優勢
「這些成型周期的縮減，等于我們公司的產能提升21.28%，大大提升了成本競爭力，我們將在設計的更上游就采用模流分析，朝向同步設計與優化邁進。」簡協理微笑且自信地下了這個小結論，心中也對集團的CAE規劃有了下一個階段的藍圖。
a. 仿真預測包封位置 b. 拆模時預先在模具安置頂針以便排氣
Moldex3D模流分析之為電燒筆刀供貨商導入模流分析
從原始設計的流動波前模擬分析中發現，熔膠進入模穴后，會同時接觸到壁厚較厚及較薄的區塊，由于塑料的熱傳導率，熔膠在流經壁厚較薄的區域時溫度會顯著下降，因而導致產品有短射的現象。
除此之外，Moldex3D的流動模擬工具也偵測到原始設計中單一進澆口的充填壓力過高。 在不更動產品設計的前提下，為了防止短射現象并同時降低充填壓力，Moldex3D提出增加額外的進澆口以及更改流道系統中澆口位置的設計變更方案。此方案允許熔膠在流經壁厚較薄的區域前，先充填壁厚較厚區，徹底改善了因為溫度下降所造成的流動遲滯及產品表面凹凸不均的現象。
圖一 設計 1：增加進澆口
設計 2：更改流道系統中澆口位置
效益
透過Moldex3D提前進行設計驗證與優化，大瓏企業不但獲得更理想且平衡的充填模式，更成功降低整體所需的充填壓力。Moldex3D所提供的解決方案除了解決短射的問題外，更有效的提升產品的易制性，許多潛在的問題如短射，都可以透過Moldex3D的可視化功能提前獲得改善，大幅節省試模花費，并在有限時間內完成多項設計變更，提前達成產品設計優化。 Moldex3D不僅為大瓏企業提供技術上的解決方案，更能滿足大瓏企業以身為世界醫療產品知名品牌，對產品質量的高標準要求。
圖二 比較原始設計、設計1和設計2在充填時間95%的情形
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