異型冷卻水路設計
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
異型冷卻水路設計的視頻教程
熱電冷卻器（TEC）選型設計及其Icepak和Flotherm建模仿真方法
介紹半導體制冷片的工作原理、在電子產品熱設計中的應用方法，以及使用Ansys Icepak和Simens Flotherm對其進行仿真模擬的方法。 Ansys Icepak中TEC的建模仿真資料非常稀少，本視頻不僅詳細描述TEC的建模方法，還詳述了仿真思想。對于理解TEC的根本工作原理，和使用非Ansys Icepak軟件建模仿真也有啟發。
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異型冷卻水路設計的實例教程
株式會社松井制作所案例
以下的案例將就傳統水路和異型水路設計的冷卻結果作比較。下圖為幾何復雜且厚度變化極大的產品模型。使用異型水路設計將可大幅降低冷卻時間逾33% (10秒)。傳統的冷卻水路無法貼近產品的幾何外形，冷卻效果受到局限，在幾何復雜的產品上尤為明顯。如今，日益月新的制程技術實現了異型水路設計，然而，冷卻系統的驗證和設計仍因產品的復雜度而備受考驗。
Moldex3D冷卻分析不僅提供所需的冷卻時間，更可進一步提供模內的溫度變化。此外，冷卻行為如：流率、壓力損失、渦旋與死水區域，都可透過Moldex3D真實三維冷卻系統分析獲得預測結果。要達到異型水路和冷卻效率優化不再是遙不可及。
Moldex3D 的異型水路解決方案有：
大幅提升冷卻效率。異型水路可以將整體的冷卻速率差異降低。
減少生產周期和成本
確保較佳產品質量
本案例的產品規格如下：
長度：23 mm
寬度：15 mm
高度：51 mm
主要的厚度：約3 mm
我們將以這個案例進行傳統水路和異型水路的比較；傳統的冷卻水路設計在公模側是使用隔板式水路，然而，異型水路則可以依產品而行，滿足多變的設計。
異型水路設計距離模穴表面等距離，然而，由于受到幾何模型的限制，冷卻水路仍然無法深入許多地方。在這個案例中，冷卻水路的平均值直徑是4公厘，模穴與水管相距8.3公厘，水管間則是相距9公厘。，
以下為一些水路設計的模擬結果：
傳統的水路設計在冷卻結束時的塑件表面溫度如下所示，溫度從60.04-134.02℃。模穴壁的溫度分布相當低且一致；然而，在公模側，塑件的表面溫度會因區域而異。紅色圈選處為最高溫，很明顯地看出，并無水路經過該處。
以下的圖顯示圈選處所需的冷卻時間。
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在當今的制造業中，時間就是金錢；對塑料射出產業而言更是如此，許多廠商都希望能夠縮短射出制程中的冷卻時間，將成本降到最低，故冷卻系統的重要性不言而喻。本項目中，明志科技大學團隊利用Moldex3D來優化異型水路設計，以改善冷卻時間、溫度差異和產品變形問題。實驗結果顯示，相較于傳統水路，異型水路能夠帶來更好的效果，縮短70%的冷卻時間。
挑戰
快速模具(rapid tooling)造成之產品變形
提升冷卻效率
試誤成本高且耗時
解決方案
明志科大團隊使用Moldex3D冷卻仿真功能，評估不同水路設計(包括傳統水路、異型水路以及無冷卻水路)對于產品成型的影響， 找出最佳的水路設計及制程參數，成功提升產品質量，優化成型周期。
效益
縮短70%冷卻時間
改善變形56%
驗證異型水路的冷卻效率
縮短冷卻時間，節省打樣成本
案例研究
在整個射出成型周期中，冷卻時間就占據了70%。若要縮短冷卻時間、又要同時維持產品質量，使用傳統水路系統是很難辦到的。因此若要解決此問題，就須考慮改用異型水路。
本案例的目標是透過仿真來找出最佳的冷卻時間，并透過實驗來驗證模擬結果。同時也會針對如何縮短成型周期、溫度差異和產品位移進行研究。
本案例產品為一個大小60x30x60mm、厚度2mm的蠟制杯子，直接經由2mm的針點澆口射出，并未經過流道系統。利用Moldex3D eDesign建構網格時，在產品表面設置感應節點，以偵測溫度和冷卻時間。研究設計并比較了45種不同尺寸之異型水路，并將最佳結果與傳統水路和無水路系統做比較(圖一)。
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塑料射出成型制程中，冷卻階段占據最多的時間，常會延長成型周期。對于生產者而言，首先要務就是能夠快速且高效率地制造產品；但若使用的是傳統鉆孔式冷卻水路，成型周期則不易縮短。為解決此問題，Linear AMS決定以異型水路取代傳統水路，并利用Moldex3D驗證新的水路設計帶來的效益，最后成功縮短冷卻時間，讓Linear AMS更有信心協助客戶解決冷卻問題。
挑戰
受限于傳統水路設計，冷卻時間過長
需要提升冷卻效能，縮短冷卻時間
解決方案
利用Moldex3D eDesign設計出優化異型水路，成功縮短冷卻周期。
效益
縮短69%的冷卻時間
創造市場競爭利基
案例研究
本案例產品為步qiāng*qiāng托組件，Linear AMS希望設計出合適的異型水路系統，以縮短冷卻時間；長期目標則是藉由異型水路的應用，有效協助客戶縮短成型周期。
由于Linear AMS希望提高產能，但又不想添加更多的模具與射出機。他們先以Moldex3D進行充填和保壓的模擬，并未發現嚴重的翹曲問題。接下來進行傳統水路(圖一)制程的仿真，發現在產品軸柄區域有嚴重的積熱現象。
圖一 原始水路設計
圖二 原始水路設計冷卻分析結果，顯示軸柄區域有積熱現象
為了縮短冷卻時間，Linear AMS更改了水路設計，使水路系統能更貼近產品輪廓(圖三)，軸柄處及產品內外側都有水路經過。設計變更后，再次以Moldex3D進行仿真，分析結果顯示溫度分布均勻度有顯著的改善(圖四)。
圖三 變更后的水路設計
圖四 水路設計變更后的仿真結果，溫度分布均勻度顯著改善
Moldex3D的分析技術，成功協助Linear AMS將成型周期從112秒縮減為35秒。
展開 圖四(a)中的設計用異型水路代替了擋板；圖四(b)的設計則是在縫合線附近增加了一個冷卻水路。
圖四 異型水路設計
與原始設計相較，優化設計冷卻后溫度較低，分布也較均勻(圖五)。 預估冷卻時間會由15秒縮短至13秒，共縮短13%。異型水路(圖六)同時也改善了產品的殘留應力，達到更好的光學效能。
圖五 采異型水路設計后的溫度分布
圖六 采用異型水路設計后的殘留應力
研究進一步使用偏光鏡進行實際成型實驗，以確定產品的光學特性，結果如圖七所示。光彈條紋僅出現在流道和澆口處，代表菲涅爾透鏡具有良好的光學質量，也驗證了Moldex3D模擬結果的可行性。
圖七 以偏光鏡進行實際成型實驗，確定產品的光學特性
結果
東莞理工學院透過Moldex3D分析，優化異型水路的冷卻設計，解決了積熱問題，將冷卻時間從15秒縮短到13秒。同時也改善了產品的殘留應力和折射率，獲得更佳的光學質量。
展開 ■ 科盛科技
(轉載自繁體版ACMT電子技術月刊No.080)
前言
在塑件成型周期中冷卻時間占成型周期約70%-80%，良好的冷卻系統設計不只可以減少翹曲變形還可節省生產時間。所以冷卻水路設計是影響冷卻效率、生產效率以及成本掌控的重要環節，為了得到均勻冷卻效率，Moldex3D提供冷卻分析模塊以及工具，使用者可以透過Moldex3D進行最佳冷卻水路設計，并且提供異型水路精靈讓使用者可以快速建構貼近產品輪廓與深入難以觸及區域的冷卻水路設計，而本次Moldex3D異型水路精靈又進一步強化建構異型水路的支援性，讓使用者僅需要繪制2D水路路徑，精靈將會快速投影在產品面形上產生異型水路，優化后的水路能提高冷卻水路的散熱效益、改善產品質量與縮短冷卻時間。
Step 1. 匯入幾何模型
建立一個新的射出成型(Injection Molding)項目并選擇網格類型(Mesh Type)為Solid。利用匯入幾何(Import Geometry)、屬性(Attribute)或其它各式精靈等功能建立模型物件，直至模型中有塑件(Part)及模座(Moldbase)。
網格類型不支援Shell；不支援mfe檔案，必須先建立模座才可以使用異型水路精靈；
匯入產品后需建立表面網格并保持良好的長寬比(Aspect Ratio)，避免直接使用從CAD輸出的*.stl格式。
Step 1. 匯入幾何模型
Step 2. 建構異型水路
2-1 繪制2D水路路徑
使用者可以事先準備2D水路路徑或是于工具頁簽 (Tool Tab) 中利用點、線工具于近產品處繪制水路路徑線段。
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在射出成型領域中，冷卻系統至關重要。塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產生變形，并可保持尺寸穩定性。此外，冷卻時間占整個成型周期70%-80%的時間，因此良好的冷卻系統可以大幅縮減成型周期、提升產能。
然而對許多大型產品的模具而言，水路數量多且復雜，這導致在分析之前，須耗費大量時間整理模具中各群水路的進出途徑。Moldex3D Studio的冷卻水路回路精靈提供可整理
從反復試誤到結構化搜尋
葡萄牙米尼奧大學（University of Minho）的聚合物與復合材料研究所（Institute of Polymers and Composites，IPC），運用仿真與人工智能（AI），解決射出成型中最棘手的其中一項瓶頸：在不犧牲質量的前提下，實現快速且均勻的冷卻。IPC團隊采用「仿真優先」的工作流程，并結合基于主成分分析（PCA）的目標篩選、類神經網絡
冷卻系統設計影響熔膠固化過程及塑料產品翹曲變形，并且冷卻時間占總周期時間70%-80%。因此，一個良好的冷卻系統，可以大幅縮短塑件成型時間，幫助增加生產效率及成品質量。更進一步來說，良好冷卻系統提供了均勻冷卻環境，能夠讓幫助塑件均勻收縮，減少翹曲溫度，并能確保熔膠能夠順利充滿模穴之中。
冷卻系統圖解
透過冷卻系統機制，塑件熱量持續地被冷卻液及空氣帶走，直到塑件溫度低于頂出溫度，就能讓塑件頂出
培訓案例：
新能源汽車電池/儲能熱管理結構設計進階到高階-十大專題50個技術點掌握熱結構建模核心能力
STARCCM+動力/儲能液冷策略/MAP快充/soc熱源實時更新仿真方法
為什么使用異型水路?
異型水路是一種特殊的冷卻水路設計。冷卻水路的配置可以做到幾何變化非常彈性與復雜。對于射出成型的主要的幫助是可以縮短成型周期時間(可達20 ~ 60%)、提升產品尺寸精度、改善表面凹痕…等。異型水路的定義是指模具內用來進行冷卻或加熱的水路是隨著模具的成品表面保持一定距離，以利有效的控制與管理模具的溫度條件。在幾何復雜的產品中，此種水路設計將可以有效移除傳統水路無法深入或到達區域的積熱
大綱
本研究以熱像儀搭配壓力/流量計構成的監測系統，對積層制造（3D打印）制作的鑲件之表面溫度及異型水路的流量效能進行實時監控，并與相同條件下的Moldex3D模擬結果進行比對，結果顯示仿真與實際測試一致，能有效降低復雜產品的開發成本。
挑戰
? 評估在投入生產前設計不銹鋼異型水路取代鈹銅高導熱的效益
? 模擬結果須與真實匹配性高
? 測試系統做為3D打印異型水路模具的效能驗證工具
<ul><li><strong>SODICK</strong></li><li><strong>(轉載自繁體版ACMT電子技術月刊No.090)</strong></li></ul><p><br></p><p>在這個配電盒的案例中，3D打印技術使得在通常無法構建冷卻通道的模具區域內創建高效的冷卻功能成為可能。這是通過包含螺旋冷卻通道和細孔結構實現的。</p><p><br></p><p><br></p
為什么使用異型水路?
異型水路是一種特殊的冷卻水路設計。冷卻水路的配置可以做到幾何變化非常彈性與復雜。對于射出成型的主要的幫助是可以縮短成型周期時間(可達20 ~ 60%)、提升產品尺寸精度、改善表面凹痕…等。異型水路的定義是指模具內用來進行冷卻或加熱的水路是隨著模具的成品表面保持一定距離，以利有效的控制與管理模具的溫度條件。在幾何復雜的產品中，此種水路設計將可以有效移除傳統水路無法深入或到達區域的積熱
紅外加熱爐是一種利用紅外輻射技術進行加熱的熱處理設備。它通過將電能轉化為紅外輻射能量，直接將熱能傳遞給物體，達到加熱的目的。紅外加熱爐的工作原理是基于物體對紅外輻射的吸收。紅外輻射能量可以被各種物體直接吸收并轉化為熱能，而無需通過傳導或對流來傳遞熱量。當物體暴露在紅外輻射源附近時，紅外輻射能量被物體吸收，使物體內部溫度升高。
本案例設計建立了一紅外加熱爐，并對模型進行了一定的簡化處理，基于COMSOL
