光學塑件的案例
Moldex3D模流分析之幫助多材質光學塑件縮短55%的時間
接下來進行產品的凹痕及透明度等光學性質的檢驗，檢驗結果(圖五)顯示，凹陷量有顯著的改善，并隨著產品上下層的厚度呈等比例變化。而設變的透明度也與原始設計不相上下。
圖四 原始設計的殘留應力量測與Moldex3D光彈條紋分析趨勢相符
圖五 凹陷量及透明度量測結果
結果
Moldex3D預測厚件光學產品冷卻時間和相關光學性質的能力，對于改善光學鏡片設計質量有很大的幫助。從殘留應力量測的結果也可發現Moldex3D模擬結果是可靠且貼近真實的。高應大藉由Moldex3D找到優化的產品分層厚度組合、縮短了高達55%的冷卻時間，也獲得良好的光學質量。
展開 Moldex3D模流分析之光學分析模組
光學分析簡介
隨著塑料產業的成長，越來越多射出成型件如光盤、透鏡及波導等，因其良好的光學性能被廣泛使用在光學應用上。在射出成型時，由分子配向引發的雙折射會導致非等向光學特性，是光學塑件開發的最關鍵因素之一。雙折射（Birefringence or double refraction）系指當一束光穿透透明材料時分解成兩條光束。當偏極光穿透這些材料時，將會出現光暗條紋，其條紋級數大小與主應力的差異有關。
光學塑件產生雙折射主要有兩項原因。一是在充填時，因分子配向而導致的流動殘留應力；另一則是在冷卻時，因收縮不均而導致的熱殘留應力。流動殘留應力是在充填時由高剪切率所產生，能在后充填過程中及頂出后被釋放或凝固；而熱殘留應力是由于塑料材料在低于玻璃化溫度（Tg）冷卻時的密度不均或收縮不均所產生。
流動應力通常被認為小于熱應力，但不能忽視前者的影響，特別是在薄壁成型中，塑件分子的凝固配向會影響非等向機械特性、熱與光學性質以及長期的尺寸穩定性。模穴表面的凝固層為不良熱導體，讓熱芯中的分子有機會進行配向。若整體塑件在非常短的時間中冷卻與凝固，將導致薄壁成型中分子配向不完全。因此，流動應力的影響對于薄壁塑件非常重要，熱應力則會影響薄壁塑件的雙折射現象。
為了能更好控制雙折射現象，在數值模擬與實驗研究上，發展并使用各項方法檢視雙折射現象。在數值模擬的方法，傳統的2.5D模擬由于中間面建構的固有因素與模型簡化，不能提供準確的雙折射預測，因此，必須應用真實三維的模擬方案。Moldex3D光學分析模塊，使用真實三維，能協助觀察光學塑件的重要因素，例如：雙折射、光程差及光彈條紋。
Moldex3D光學分析模塊功能導覽
Moldex3D光學分析模塊為創新的仿真技術，能協助用戶改善塑料光學產品，預測重要光學性質如雙折射、光程差及偏極化等，優化加工條件。
展開 Moldex3D模流分析之光學組件的條紋級數與光彈條紋
為什么使用塑料光學仿真?
Moldex3D 光學模塊(Optics)以現在光學組件逐漸輕薄短小之趨勢下，在狹小的流動空間下，流動導致之非等向性質將非常嚴重。所以成型過程所導致之雙折射、光程差及偏極化將成為射出成型之光學組件在設計制造上的主要瓶頸。Moldex3D光學模塊建立在真實三維實體技術上的流動分析，以黏彈性分析所預測出的流動殘留應力為出發，對于非等向性的分子排向而產生的雙折射現象能有良好的掌握。Moldex3D Optics提供使用者如何著手修改幾何外型、澆口設計、射速、保壓、冷卻系統等影響光學性質的重要加工因子。Moldex3D 更進一步與其他光學產品整合，如此用戶可以輸出變型結果及折射率分布后在如CODE V產品中來驗證設計。
受熱影響下的條紋級數與光彈條紋
挑戰
o 需求
? 產品微小化
? 高準確度
? 好的外觀質量
o 成型過程中會遇到的問題
? 流動不平衡
? 燒焦劣化
? 尺寸變型
? 材料相關問題
Moldex3D 解決方案
? 可視化光學塑件的充填行為
? 可視化流動導致之光程差、條紋級數與光彈條紋等光學性質
? 預測可能的成品瑕疵，包含短射、流動不平衡、尺寸收縮與翹曲變型
? 優化光學制造成型參數，包含充填速度、保壓壓力以及冷卻設計
? 利用與CODE V的整合，預測變形及折射率的分布不均
? 優化進澆及流道設計以提升產品質量
(a) 流動波前時間 (b) 翹曲變型
相機套筒的塑料射出成型模擬
(a) 流動導致條紋級數 (b) 流動導致光彈條紋
光學鏡片的塑料射出成型模擬
應用產業
? 光學產業
展開 Moldex3D模流分析之光學分析模塊Optics
為什么使用塑料光學仿真?
Moldex3D 光學模塊(Optics)以現在光學組件逐漸輕薄短小之趨勢下，在狹小的流動空間下，流動導致之非等向性質將非常嚴重。所以成型過程所導致之雙折射、光程差及偏極化將成為射出成型之光學組件在設計制造上的主要瓶頸。Moldex3D光學模塊建立在真實三維實體技術上的流動分析，以黏彈性分析所預測出的流動殘留應力為出發，對于非等向性的分子排向而產生的雙折射現象能有良好的掌握。Moldex3D Optics提供使用者如何著手修改幾何外型、澆口設計、射速、保壓、冷卻系統等影響光學性質的重要加工因子。Moldex3D 更進一步與其他光學產品整合，如此用戶可以輸出變型結果及折射率分布后在如CODE V產品中來驗證設計。
受熱影響下的條紋級數與光彈條紋
挑戰
o 需求
? 產品微小化
? 高準確度
? 好的外觀質量
o 成型過程中會遇到的問題
? 流動不平衡
? 燒焦劣化
? 尺寸變型
? 材料相關問題
Moldex3D 解決方案
? 可視化光學塑件的充填行為
? 可視化流動導致之光程差、條紋級數與光彈條紋等光學性質
? 預測可能的成品瑕疵，包含短射、流動不平衡、尺寸收縮與翹曲變型
? 優化光學制造成型參數，包含充填速度、保壓壓力以及冷卻設計
? 利用與CODE V的整合，預測變形及折射率的分布不均
? 優化進澆及流道設計以提升產品質量
(a) 流動波前時間 (b) 翹曲變型
相機套筒的塑料射出成型模擬
(a) 流動導致條紋級數 (b) 流動導致光彈條紋
光學鏡片的塑料射出成型模擬
應用產業
? 光學產業
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Moldex3D模流分析之資料標簽
光學 (Optics)
會顯示光學性質，包含不定向光折射率、流體引致光壓系數與熱引致光壓系數。僅有具光學性質的材料可使用[光學]。
塑料分子鏈的光極化力是異向性的，表示折射率與分子骨架的方向是不同且橫向的。材料的特征與加工時的條件都會決定異向性，分別舉例，如分子鏈的化學組態與構造，以及成型條件與模具設計。異向性折射率也稱為雙折射，會大為影響光學性質，一般也認為這是開發光學產品的重要因子。
引起光學塑件雙折射的原因主要有兩個。一個是充填時歸因于分子方向的流體引致殘留壓力。另一個是因體積收縮與釋放不平衡引發的熱殘留壓力。一般通常認為雙折射主要是受整個加工過程，包含充填、保壓與冷卻階段時的流體力學和溫度所影響。
IC 材料(IC Material)
指定 IC 組件的熱性質和機械性質，以預測封裝過程中溫度和應力的影響。
Ply
1）滲透率 (Permeability)
指定迭層當熔膠流過時三個方向 (兩主軸與垂直方向) 的滲透率。在不同方向可以選擇是否考慮壓力及剪切變化的影響 (點擊更多信息來觀看模型)。設定的結果可以在材料數據窗口的滲透率頁簽 (使用列表中曲線>范圍設定來切換不同方向)。
2）孔隙率 (Porosity)
指定迭層的孔隙率，會影響諸如流動或翹曲行為的復材性質。設定的結果可以在材料數據窗口的孔隙率頁簽。
金屬/冷卻劑材料 (Metal and Coolant Materials)
金屬/冷卻劑材料的信息與「Moldex3D材料庫」中的塑料材料稍微不同。金屬/冷卻劑材料的信息不包含 [黏度] (Viscosity) 與 [PVT] 標簽。
展開 殘留應力之成因與問題解析
以看得見的部分可分為透明與不透明產品，不透明塑件的殘留應力表現在產品表面，常見為澆口附近的應力痕，以及肉厚變化差異較大部位的光澤不均紋路。
若為透明產品則可以利用儀器觀測產品內部的殘留應力，應力偏光儀可以快速定性地觀察到部件中殘留應力嚴重的部位，依循應力光學定律(Stress-Optic law)，觀測到的光彈條紋越密集，則材料內部儲存的應力越大。
殘留應力會造成塑件的雙折射率現象，導致不同方向的折射率差異，會影響光學塑件的成像與聚焦能力，尤其是高要求的精密光學產品，很小的雙折射率也會造成光學特性與功能的極大誤差。
除了表面質量，殘留應力也會以另一種形式顯現，有的時候可能產品脫模時沒有明顯的變形現象，但過了一段時間后，成型過程加諸于塑料的應力隨時間或高溫環境下逐漸釋放，因而造成翹曲變形、尺寸偏移、甚至破裂等問題。
對于需要進行噴涂、電鍍等表面處理的塑件，其表面未必可以觀察到殘留應力的存在，但是在噴涂溶劑的作用下，會造成應力區部位加速裂化。
塑件在電鍍程序*中，表面的殘留應力會導致預處理步驟的粗化程度不足，降低鍍層附著能力，當固定部位出現化學鍍層沉積不全造成起皮現象，就是殘留應力的關系。
*塑料電鍍基本流程：清潔→預處理→導電涂層（化學鍍層）→金屬電鍍→鍍層處理
殘留應力成因
我們知道殘留應力對塑件質量的影響，有時候看得到有時候又看不到，頗為惱人。常說知己知彼，我們必須要知道殘留應力的成因，才能有效避免，因此必須要知道塑料的本質，也就是塑料是由無數條高分子鏈組成，彼此糾結。塑料高分子類似一條很長的彈簧，在不受外力作用下，會蜷曲成一定大小的球形狀態，也就是能量最低、最穩定的結構。
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