射出成型仿真的案例
Moldex3D模流分析之SABIC透過先進黏度數(shù)據(jù) 改善射出成型壓力預測
結論
本文詳細描述SABIC利用系統(tǒng)化的射出成型模擬方法。實驗與CAE模擬之間取得一致性的關鍵，在于準確量測材料行為和重要制程參數(shù)(包括射出速度、熔膠溫度等)，以及樹脂流動路徑的完整建模。在模流分析中，開發(fā)出可呈現(xiàn)真實條件的FE模型至關重要。透過此方法，驗證結果顯示射出成型仿真可建構出良好的相關性，以預測壓力峰值。這些效益讓設計團隊可以在塑件、模具和制程開發(fā)時能做出自信的決策。
身為全球領先的塑料供貨商，SABIC能提供先進的材料數(shù)據(jù)，包括對于獲得準確預測不可或缺的D3黏度系數(shù)等，幫助客戶加速開發(fā)流程、減少重工，并將開發(fā)成本降到最低。
展開 Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模組
氣體／水輔助射出成型簡介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發(fā)展于1970年代以改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產(chǎn)品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮氣是常用的氣體)。在氣體/水射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區(qū)域(阻力較小)使產(chǎn)品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產(chǎn)生重量輕的中空產(chǎn)品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節(jié)省材料／成本，還能減少產(chǎn)品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產(chǎn)品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統(tǒng)射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優(yōu)點，能克服生產(chǎn)厚度不均的產(chǎn)品之難題。然而，加工條件控制產(chǎn)品質(zhì)量，制造商所考慮的問題，包含滲透長度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預見制程問題，減少試誤法消耗的大量時間，進而降低生產(chǎn)成本。
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊功能導覽
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動態(tài)過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設計、流道系統(tǒng)與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進一步，能偵測可能產(chǎn)生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優(yōu)化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉(zhuǎn)換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 Moldex3D模流分析之德國開姆尼茨工業(yè)大學 以Moldex3D研究熱固性射出成型的壁滑移現(xiàn)象
大綱
熱固性塑料在射出制程中的流動行為，過去未能獲得充分解釋。因此在充填階段，熱固性塑料和產(chǎn)品壁面之間是否存在壁滑移現(xiàn)象，仍是未知。本研究將介紹開姆尼茨工業(yè)大學的學生如何透過Moldex3D開發(fā)有效的方法，來預測充填階段高分子聚合物的壁滑移現(xiàn)象。并進一步產(chǎn)出可直接輸入Moldex3D材料庫的材料數(shù)據(jù)表，以仿真熱固性塑料射出成型制程的壁滑移邊界條件。
挑戰(zhàn)
探討熱固性塑料在充填時的壁滑移現(xiàn)象
創(chuàng)建材料數(shù)據(jù)，以執(zhí)行熱固性塑料模擬
預測多種加熱速度下的流變和反應動力學的主曲線
解決方案
首先該團隊進行不同射出制程的實驗研究，發(fā)現(xiàn)酚醛聚合物和模具壁的交界面有嚴重的滑移，這是熱塑性材料不會出現(xiàn)的狀況。第二步，成功測量出熱固性射出成型復合物的流變和熱性質(zhì)。第三步，該團隊以數(shù)值方法建立材料數(shù)據(jù)表，并預測在多種加熱速度下的黏性和硬化動力學主曲線，最后，該團隊將數(shù)據(jù)表輸入至Moldex3D的材料庫，以探究在考慮滑移邊界條件之下，射出成型制程的模擬結果。而實驗結果也顯示，熱固性塑料和模腔表面的交界面上有嚴重的滑移。
效益
驗證熱固性塑料射出成型中壁滑移現(xiàn)象的影響
比較熱固性和熱塑性材料的流動行為
創(chuàng)建了反映射出成型仿真的材料數(shù)據(jù)表
案例研究
開姆尼茨工業(yè)大學研究員Tran-Ngoc Tu博士欲研究熱固性材料(Vyncolit X655 PF-(GF+Mineral) 80%)在有壁滑移情型下的流動行為，并觀察充填過程中流動波前和膜腔壁表面之間的現(xiàn)象，結果顯示熱固性塑料有不穩(wěn)定的流動波前(圖一)。
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氣體／水輔助射出成型簡介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發(fā)展于1970年代以改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產(chǎn)品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮氣是常用的氣體)。在氣體/水射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區(qū)域(阻力較小)使產(chǎn)品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產(chǎn)生重量輕的中空產(chǎn)品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節(jié)省材料／成本，還能減少產(chǎn)品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產(chǎn)品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統(tǒng)射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優(yōu)點，能克服生產(chǎn)厚度不均的產(chǎn)品之難題。然而，加工條件控制產(chǎn)品質(zhì)量，制造商所考慮的問題，包含滲透長度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預見制程問題，減少試誤法消耗的大量時間，進而降低生產(chǎn)成本。
Moldex3D 氣體／水輔助射出成型模塊功能導覽
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動態(tài)過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設計、流道系統(tǒng)與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進一步，能偵測可能產(chǎn)生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優(yōu)化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉(zhuǎn)換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 
Moldex3D模流分析之光學射出光學件成型仿真
料光學組件由于加工特性帶來的高性價比及可應用性，在光電、3C及汽車等領域被廣泛應用取代傳統(tǒng)玻璃材料，但高肉厚和高厚薄比的極端產(chǎn)品設計應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，需要的冷卻時間過長與過大的體積收縮率也導致產(chǎn)品精度與生產(chǎn)效率難以提升。
分層射出是光學產(chǎn)品極端設計的解決方案之一，透過將極端產(chǎn)品設計分解成堆棧的A-B層依序成型，改善高肉厚帶來的成型挑戰(zhàn)。Moldex3D光學分析支持預測多材質(zhì)射出A-B層在成型過程產(chǎn)生的流動殘留應力與熱殘留應力，并提供最終產(chǎn)品的條紋級數(shù)與光彈條紋，利用Moldex3D進行多材質(zhì)射出的光學分析。
第一射(A層)分析
步驟1: 為第一射仿真準備模型及分析組別
首先在Moldex3D Studio準備好第一射的射出成型分析組別，選擇的材料文件必須具有光學性質(zhì)頁簽，包含無配向之折射率、流動導致應力光學系數(shù)、和熱導致應力光學系數(shù)等參數(shù)。
步驟2: 為第一射模擬設置計算參數(shù)及分析計算
在計算參數(shù)的黏彈/光學頁簽中，勾選預測流動殘留應力在流動/保壓階段和預測流動殘留應力在冷卻階段。確認完所有的分析設定后，將組別送出計算。待計算完成后在流動、保壓和冷卻分析均會輸出流動誘導殘留應力的結果項。
第二射(B層)分析
步驟3: 為第二射仿真準備模型及分析組別
接著為第二射準備新的分析組別，模型包含產(chǎn)品(B層)和嵌件(A層)。與第一射分析相同，用戶必須選擇具有光學性質(zhì)的產(chǎn)品與嵌件材料文件，且嵌件的幾何和材料必須與第一射相符。
步驟4: 為第二射模擬設置多材質(zhì)射出之光學件分析
分析順序設定中，選擇瞬時分析加上光學分析，確保光學分析可以完整考慮流動導致應力和熱導致應力的效應。
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氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模塊 (GAIM and WAIM)
氣體／水輔助射出成型簡介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發(fā)展于1970年代以改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產(chǎn)品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮氣是常用的氣體)。在氣體/水射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區(qū)域(阻力較小)使產(chǎn)品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產(chǎn)生重量輕的中空產(chǎn)品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節(jié)省材料／成本，還能減少產(chǎn)品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產(chǎn)品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統(tǒng)射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優(yōu)點，能克服生產(chǎn)厚度不均的產(chǎn)品之難題。然而，加工條件控制產(chǎn)品質(zhì)量，制造商所考慮的問題，包含滲透長度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預見制程問題，減少試誤法消耗的大量時間，進而降低生產(chǎn)成本。
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊功能導覽
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動態(tài)過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設計、流道系統(tǒng)與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進一步，能偵測可能產(chǎn)生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優(yōu)化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉(zhuǎn)換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 Moldex3D模流分析之射出壓縮成型模組
射出壓縮成型簡介
射出壓縮成型（ICM）的制程同時結合射出成型與壓縮成型的技術。在制程中，模具不會完全關閉，鎖模機制會在熔膠射出時開始運作，然后模具才會漸漸關閉。在制程結束時，透過鎖模力完全關閉模具并形成產(chǎn)品的形狀。
一般而言，位置控制模式與壓力控制模式常被用于控制模具位置。在下圖中，位置控制模式在熔膠射出前，公母模具之間需要一定距離。當一射所需的熔膠量完全充填模穴時，模具將會啟動關閉直到完全關閉。不同于位置控制模式，如果使用壓力控制模式，模具將在射出啟動時開始逐漸關閉。當鎖模力等于模穴內(nèi)部壓力時，模具將無法持續(xù)關閉，此時需要增加鎖模力使模具達到完全關閉為止。
射出壓縮成型制程的主要優(yōu)點，能在充填過程時，用較低的射出壓力增加尺寸穩(wěn)定性。因此，在模穴內(nèi)均勻分布的壓力將使產(chǎn)品的良率更好，并能改善殘留應力、翹曲與體積變化及雙折射效應等問題。
射出壓縮成型制程通常用于光學組件與薄件產(chǎn)品，例如：鏡片、醫(yī)療器材、移動電話、筆電等。
Moldex3D射出壓縮成型模塊功能導覽
Moldex3D射出壓縮成型模塊能仿真三維射出壓縮成型制程。匯入Moldex3D Mesh的前處理檔案之后，能在Moldex3D射出壓縮成型模塊中設定壓縮面。此外，Moldex3D射出壓縮成型模塊具有與傳統(tǒng)射出成型相似的便利精靈功能，協(xié)助用戶設定壓縮制程的參數(shù)進行計算，并提供充填、冷卻及翹曲分析的分析結果。
射出壓縮成型模塊的限制
Moldex3D射出壓縮成型模塊只支持solid網(wǎng)格模型，且壓縮區(qū)域的網(wǎng)格在Moldex3D Mesh中須設定為射出壓縮面。使用射壓縮模塊也需要較高的實體網(wǎng)格質(zhì)量，只有hybrid與hexa網(wǎng)格類型適用于模擬分析。
注意：射出壓縮成型模塊不支持純tetra與pyramid網(wǎng)格。
1.
展開 Moldex3D模流分析之考慮完整要素于分層射出的光學件成型仿真
料光學組件由于加工特性帶來的高性價比及可應用性，在光電、3C及汽車等領域被廣泛應用取代傳統(tǒng)玻璃材料，但高肉厚和高厚薄比的極端產(chǎn)品設計應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，需要的冷卻時間過長與過大的體積收縮率也導致產(chǎn)品精度與生產(chǎn)效率難以提升。
分層射出是光學產(chǎn)品極端設計的解決方案之一，透過將極端產(chǎn)品設計分解成堆棧的A-B層依序成型，改善高肉厚帶來的成型挑戰(zhàn)。Moldex3D光學分析支持預測多材質(zhì)射出A-B層在成型過程產(chǎn)生的流動殘留應力與熱殘留應力，并提供最終產(chǎn)品的條紋級數(shù)與光彈條紋，利用Moldex3D進行多材質(zhì)射出的光學分析。
第一射(A層)分析
步驟1: 為第一射仿真準備模型及分析組別
首先在Moldex3D Studio準備好第一射的射出成型分析組別，選擇的材料文件必須具有光學性質(zhì)頁簽，包含無配向之折射率、流動導致應力光學系數(shù)、和熱導致應力光學系數(shù)等參數(shù)。
步驟2: 為第一射模擬設置計算參數(shù)及分析計算
在計算參數(shù)的黏彈/光學頁簽中，勾選預測流動殘留應力在流動/保壓階段和預測流動殘留應力在冷卻階段。確認完所有的分析設定后，將組別送出計算。待計算完成后在流動、保壓和冷卻分析均會輸出流動誘導殘留應力的結果項。
第二射(B層)分析
步驟3: 為第二射仿真準備模型及分析組別
接著為第二射準備新的分析組別，模型包含產(chǎn)品(B層)和嵌件(A層)。與第一射分析相同，用戶必須選擇具有光學性質(zhì)的產(chǎn)品與嵌件材料文件，且嵌件的幾何和材料必須與第一射相符。
步驟4: 為第二射模擬設置多材質(zhì)射出之光學件分析
分析順序設定中，選擇瞬時分析加上光學分析，確保光學分析可以完整考慮流動導致應力和熱導致應力的效應。
展開 Moldex3D模流分析之射出壓縮成型模擬教程之簡介及前處理
射出壓縮成型簡介
射出壓縮成型（ICM）的制程同時結合射出成型與壓縮成型的技術。在制程中，模具不會完全關閉，鎖模機制會在熔膠射出時開始運作，然后模具才會漸漸關閉。在制程結束時，透過鎖模力完全關閉模具并形成產(chǎn)品的形狀。
一般而言，位置控制模式與壓力控制模式常被用于控制模具位置。在下圖中，位置控制模式在熔膠射出前，公母模具之間需要一定距離。當一射所需的熔膠量完全充填模穴時，模具將會啟動關閉直到完全關閉。不同于位置控制模式，如果使用壓力控制模式，模具將在射出啟動時開始逐漸關閉。當鎖模力等于模穴內(nèi)部壓力時，模具將無法持續(xù)關閉，此時需要增加鎖模力使模具達到完全關閉為止。
射出壓縮成型制程的主要優(yōu)點，能在充填過程時，用較低的射出壓力增加尺寸穩(wěn)定性。因此，在模穴內(nèi)均勻分布的壓力將使產(chǎn)品的良率更好，并能改善殘留應力、翹曲與體積變化及雙折射效應等問題。
射出壓縮成型制程通常用于光學組件與薄件產(chǎn)品，例如：鏡片、醫(yī)療器材、移動電話、筆電等。
Moldex3D 射出壓縮成型模塊功能導 覽
Moldex3D射出壓縮成型模塊能仿真三維射出壓縮成型制程。匯入Moldex3D Mesh的前處理檔案之后，能在Moldex3D射出壓縮成型模塊中設定壓縮面。此外，Moldex3D射出壓縮成型模塊具有與傳統(tǒng)射出成型相似的便利精靈功能，協(xié)助用戶設定壓縮制程的參數(shù)進行計算，并提供充填、冷卻及翹曲分析的分析結果。
射出壓縮成型模塊的限制
Moldex3D射出壓縮成型模塊只支持solid網(wǎng)格模型，且壓縮區(qū)域的網(wǎng)格在Moldex3D Mesh中須設定為射出壓縮面。使用射壓縮模塊也需要較高的實體網(wǎng)格質(zhì)量，只有hybrid與hexa網(wǎng)格類型適用于模擬分析。
注意：射出壓縮成型模塊不支持純tetra與pyramid網(wǎng)格。
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展開 Moldex3D模流分析之氣水輔助射出成型模組GAIM and WAIM
氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模塊 (GAIM and WAIM)
氣體／水輔助射出成型簡介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發(fā)展于1970年代以改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產(chǎn)品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮氣是常用的氣體)。在氣體/水射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區(qū)域(阻力較小)使產(chǎn)品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產(chǎn)生重量輕的中空產(chǎn)品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節(jié)省材料／成本，還能減少產(chǎn)品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產(chǎn)品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統(tǒng)射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優(yōu)點，能克服生產(chǎn)厚度不均的產(chǎn)品之難題。然而，加工條件控制產(chǎn)品質(zhì)量，制造商所考慮的問題，包含滲透長度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預見制程問題，減少試誤法消耗的大量時間，進而降低生產(chǎn)成本。
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊功能導覽
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動態(tài)過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設計、流道系統(tǒng)與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進一步，能偵測可能產(chǎn)生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優(yōu)化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉(zhuǎn)換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 金屬粉末射出成型(MIM)
公司（目前該公司仍存在），該發(fā)明講述以MIM 工藝制作鈮合金作為火箭推進器的后燃氣噴嘴，由于材料耐高溫、質(zhì)地硬且難以成型，以MIM 工藝成功的完成大量制造的任務，在2011 年起由于手機與智能手機的剛需，MIM 工藝才在誕生至少近40 年才得以出頭天。目前在網(wǎng)上已經(jīng)有大量的資料說明MIM 工藝的程序，不過我認為邱博修改的歐洲EPMA 的流程圖更為清楚和傳神，如圖1 所示。
圖1：由邱博士修改自EPMA 的MIM 工藝流程圖
其中，主力成型設備是ACMT 協(xié)會和ASM 雜志經(jīng)常提及的射出成型機（射出機、注塑機或稱啤機，早年廣東白話的稱呼）。雖然射出成型是在1945 年二戰(zhàn)之后才開始大量的流行，但因為塑膠原料的進度使射出技術也日新月異的推進，而金屬射出成型自然是藉由射出技術所擴展的，因此了解金屬粉末、高分子聚合物的性質(zhì)就變得非常重要，正好我在學生生涯的學習都派上用場。
兩個靈魂──喂料與模具MIM 最重要的兩個靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機，這是近五年與邱博到處當顧問服務客戶所得到的重要說法，如下說明。
喂料(Feedstock)喂料是由金屬粉末（固體顆粒）與黏結劑（高分子聚合物），這是MIM 工藝采用和塑膠射出工藝一樣的方式，利用砲筒的加熱以溫度改變高分子聚合物的相由固轉(zhuǎn)液的特性，且此時液相的黏結劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動并填充到模具的模穴中，來獲得設計過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結獲得金屬的零件。因此，金屬粉末的粒度分布、形狀和面貌與黏結劑成分的比例設計有絕對的關系。
展開 
可視化射出成型技術探討循環(huán)再利用塑料材料成型特性──以聚丙烯材料為例
對于熱塑性塑料來說，塑料粒在經(jīng)過射出機螺桿的塑化與剪切，其塑料分子鏈會被剪斷，黏度性質(zhì)或流動特性可能產(chǎn)生變化，進而影響塑料產(chǎn)品成型。由目前文獻搜集可得知，學術上的研究發(fā)表大多在不同回收料添加比例、配方與制程特性上進行研究與探討，但對于塑膠原料經(jīng)重復射出→粉碎→再射出，且不加入原塑料材料(Raw material)情形下的回收料之成型特性較少探討。
圖1：循環(huán)再利用塑料射出成型實驗流程示意圖
因此，本文章分享塑料在經(jīng)過多次射出→粉碎→再射出的制程中（如圖1所示），透過在模穴內(nèi)安裝壓力感測組件，觀察回收塑料射出成型過程熔膠流動長度與充填至模穴之壓力變化，并計算其黏度因子；藉以透過成型信息實時感測（成型信息可視化）方式了解不同回收次數(shù)之塑膠成型特性。
另一方面，透過熔融指數(shù)試驗機(Melt flow index tester)以及熱示差掃描分析儀(Differential scanning calorimetry, DSC)針對不同粉碎次數(shù)之實驗材料進行檢測，觀察塑膠原料回收次數(shù)增加后其熔融流動特性與熱性質(zhì)變化。
最后，透過射出成型實驗進行成型試片機械性質(zhì)測試觀察，將試片（ASTM D638拉伸試片）進行拉伸測試，藉由拉伸測試結果，并整合模穴壓力變化、黏度因子變化，以及相對應的回收料流動特性與熱性質(zhì)變化，進行探討。
研究結果與討論
圖2(a)為原材料Raw-PP在多次回收粉碎過程后，進行射出成型實驗并觀察熔膠充填流動特性的變化，圖中顯示隨著回收次數(shù)增加，可明顯觀察到Melt flow rate隨回收次數(shù)增加而變大，意味著PP分子量隨著回收次數(shù)增加而變低，且回收次數(shù)到達4次以上時達到飽和。
展開 人工智慧在射出成型之應用
圖1：影響熔膠質(zhì)量的因素
影響熔膠質(zhì)量的因素（圖1）條列如下：
塑化參數(shù)：料管溫度、背壓壓力、螺桿轉(zhuǎn)速、計量時間、螺桿幾何；
機臺特性：穩(wěn)定性、精密度、重現(xiàn)性、控制法則、機臺剛性、機臺響應；
原料性質(zhì)：流變性、批次、濕度、溫度；
成型參數(shù)：射出壓力/速度、保壓壓力/時間、V/P切換時機。
上述這些因素皆會造成熔膠黏度的變異而導致成型質(zhì)量的不一致[1]。
由于成型質(zhì)量易受制程參數(shù)的變動所影響，所以適當?shù)膮?shù)設定與制程監(jiān)控對維持制程穩(wěn)定很重要。
表1：射出成型控制參數(shù)階層表
表1為射出成型過程中在塑化、射出、保壓、冷卻四個重要階段的控制參數(shù)階層表，決定成型質(zhì)量的控制參數(shù)可分為「機器參數(shù)層」、「控制曲線層」、「制程參數(shù)層[2]」等三層。
「機器參數(shù)層」指射出成型機控制器關于溫度、螺桿轉(zhuǎn)速/位置、射出速度/壓力、保壓壓力/時間等之運動控制指令設定；「控制曲線層」牽涉機臺實際在壓力、溫度、速度曲線的表現(xiàn)；「制程參數(shù)層」指代表熔膠或固化的塑料性質(zhì)對成型質(zhì)量的影響，有熔膠溫度高低及均勻性、熔膠黏度、熔膠速度、熔膠密度、熔膠壓力、固化層及內(nèi)應力等。制程參數(shù)層比機器參數(shù)層更能決定產(chǎn)品最終的質(zhì)量，亦即，相較于射出成型機之機器參數(shù)及控制曲線的統(tǒng)計制程控制信息，制程參數(shù)更適合用于監(jiān)督質(zhì)量變異。
傳統(tǒng)上射出成型是一個黑箱的狀態(tài)，熔膠在模穴內(nèi)充填、壓縮、保壓、冷卻過程為不可見，其成型參數(shù)的設定需依賴操作人員的經(jīng)驗。
展開 金屬粉末射出成型(MIM)
圖1：由邱博士修改自EPMA的MIM工藝流程圖
其中，主力成型設備是ACMT協(xié)會和ASM雜志經(jīng)常提及的射出成型機（射出機、注塑機或稱啤機，早年廣東白話的稱呼）。雖然射出成型是在1945年二戰(zhàn)之后才開始大量的流行，但因為塑膠原料的進度使射出技術也日新月異的推進，而金屬射出成型自然是藉由射出技術所擴展的，因此了解金屬粉末、高分子聚合物的性質(zhì)就變得非常重要，正好我在學生生涯的學習都派上用場。
兩個靈魂──喂料與模具
MIM最重要的兩個靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機，這是近五年與邱博到處當顧問服務客戶所得到的重要說法，如下說明。
喂料(Feedstock)
喂料是由金屬粉末（固體顆粒）與黏結劑（高分子聚合物），這是MIM工藝采用和塑膠射出工藝一樣的方式，利用砲筒的加熱以溫度改變高分子聚合物的相由固轉(zhuǎn)液的特性，且此時液相的黏結劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動并填充到模具的模穴中，來獲得設計過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結獲得金屬的零件。因此，金屬粉末的粒度分布、形狀和面貌與黏結劑成分的比例設計有絕對的關系。
表1與表2顯示MIM的金屬粉末、黏結劑與喂料組成應該注意的參數(shù)和判斷機制，以確保獲得最終產(chǎn)品的質(zhì)量控制。由于一般的MIM工廠不一定有這么多的精密儀器，最好在采購物料時能夠要求供應商提供必要且實時性的報告（切勿使用過時的報告，批量間的差異會導致制程控制的不定性），并且自己廠內(nèi)至少要有幾樣檢測儀器，才能確保MIM喂料的質(zhì)量。
展開 Moldex3D仿真分析之射出速度驗證數(shù)據(jù)和射出速度曲線圖
試模 > 科學試模 分頁顯示了該試模的科學試模紀錄，包含短射試驗、射出速度驗證、保壓范圍驗證、澆口固化驗證、冷卻時間驗證。現(xiàn)場試模 和 CAE設定 的試模信息皆會顯示于此頁面之中。
而在 短射驗證 的字段，第 1 個部份顯示的是 最終試驗 的信息，包含現(xiàn)場試模的照片和信息；此外，使用者也可開啟 CAE 部分的 3D 檢視平臺以查看CAE 和 現(xiàn)場試模 2 個模型的比較。在最終試驗的下方，有 試驗 的下拉選單，使用者也可以選擇其他試驗以檢視其現(xiàn)場試模的信息。
另外，使用者可以點擊每一個標題字段以 開啟/關閉 該欄信息。
注意：
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?只有 最終試驗 可以使用 3D 檢視平臺 比較對象。
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1.短射試驗：
此顯示該試模中關于短射的紀錄，并提供相對應的圖片。點擊圖片以 預覽 或點擊 3D 檢視平臺 比較現(xiàn)場試模和 CAE 2 個模型。
2.射出速度驗證：
此顯示該試模中關于射出速度的紀錄。內(nèi)容包含 射出速度驗證數(shù)據(jù) 和 射出速度曲線圖。
3.保壓范圍驗證：
此顯示該試模關于保壓壓力的紀錄。內(nèi)容包含 CAE設定 和 現(xiàn)場試模 的數(shù)據(jù)表格。
4.澆口固化驗證：
此顯示該試模關于澆口固化時間的紀錄。內(nèi)容包含 現(xiàn)場試模 的表格數(shù)據(jù)和 比較圖表。
5.冷卻時間驗證：
此顯示該試模關于冷卻時間的紀錄。內(nèi)容包含 CAE設定 和 現(xiàn)場試模 的表格數(shù)據(jù)及圖表。
-圖表： 此顯示關鍵尺寸的尺寸/時間圖表。
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