射出成型行業(yè)的案例
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(jiǎn)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?dú)馐浅Ｓ玫臍怏w)。在氣體/水射出階段時(shí)，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(dāng)成型制程完成之后，就會(huì)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(shí)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(diǎn)，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(zhǎng)度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預(yù)見制程問題，減少試誤法消耗的大量時(shí)間，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊功能導(dǎo)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(dòng)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(shè)計(jì)、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(jìn)一步，能偵測(cè)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(dòng)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(shí)間、延遲時(shí)間、氣體射出時(shí)間、轉(zhuǎn)換點(diǎn)、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設(shè)定之功能。
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氣體／水輔助射出成型簡(jiǎn)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?dú)馐浅Ｓ玫臍怏w)。在氣體/水射出階段時(shí)，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(dāng)成型制程完成之后，就會(huì)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(shí)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(diǎn)，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(zhǎng)度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預(yù)見制程問題，減少試誤法消耗的大量時(shí)間，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
Moldex3D 氣體／水輔助射出成型模塊功能導(dǎo)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(dòng)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(shè)計(jì)、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(jìn)一步，能偵測(cè)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(dòng)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(shí)間、延遲時(shí)間、氣體射出時(shí)間、轉(zhuǎn)換點(diǎn)、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設(shè)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(jìn)器的后燃?xì)鈬娮欤捎诓牧夏透邷亍①|(zhì)地硬且難以成型，以MIM 工藝成功的完成大量制造的任務(wù)，在2011 年起由于手機(jī)與智能手機(jī)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(rèn)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(shè)備是ACMT 協(xié)會(huì)和ASM 雜志經(jīng)常提及的射出成型機(jī)（射出機(jī)、注塑機(jī)或稱啤機(jī)，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?yàn)樗苣z原料的進(jìn)度使射出技術(shù)也日新月異的推進(jìn)，而金屬射出成型自然是藉由射出技術(shù)所擴(kuò)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(xué)生生涯的學(xué)習(xí)都派上用場(chǎng)。
兩個(gè)靈魂──喂料與模具M(jìn)IM 最重要的兩個(gè)靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機(jī)，這是近五年與邱博到處當(dāng)顧問服務(wù)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(jié)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(shí)液相的黏結(jié)劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動(dòng)并填充到模具的模穴中，來獲得設(shè)計(jì)過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結(jié)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(jié)劑成分的比例設(shè)計(jì)有絕對(duì)的關(guān)系。
展開 可視化射出成型技術(shù)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(duì)于熱塑性塑料來說，塑料粒在經(jīng)過射出機(jī)螺桿的塑化與剪切，其塑料分子鏈會(huì)被剪斷，黏度性質(zhì)或流動(dòng)特性可能產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響塑料產(chǎn)品成型。由目前文獻(xiàn)搜集可得知，學(xué)術(shù)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(jìn)行研究與探討，但對(duì)于塑膠原料經(jīng)重復(fù)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(shí)驗(yàn)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(cè)組件，觀察回收塑料射出成型過程熔膠流動(dòng)長(zhǎng)度與充填至模穴之壓力變化，并計(jì)算其黏度因子；藉以透過成型信息實(shí)時(shí)感測(cè)（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(yàn)機(jī)(Melt flow index tester)以及熱示差掃描分析儀(Differential scanning calorimetry, DSC)針對(duì)不同粉碎次數(shù)之實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行檢測(cè)，觀察塑膠原料回收次數(shù)增加后其熔融流動(dòng)特性與熱性質(zhì)變化。
最后，透過射出成型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行成型試片機(jī)械性質(zhì)測(cè)試觀察，將試片（ASTM D638拉伸試片）進(jìn)行拉伸測(cè)試，藉由拉伸測(cè)試結(jié)果，并整合模穴壓力變化、黏度因子變化，以及相對(duì)應(yīng)的回收料流動(dòng)特性與熱性質(zhì)變化，進(jìn)行探討。
研究結(jié)果與討論
圖2(a)為原材料Raw-PP在多次回收粉碎過程后，進(jìn)行射出成型實(shí)驗(yàn)并觀察熔膠充填流動(dòng)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(dá)4次以上時(shí)達(dá)到飽和。
展開 
人工智慧在射出成型之應(yīng)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(jì)量時(shí)間、螺桿幾何；
機(jī)臺(tái)特性：穩(wěn)定性、精密度、重現(xiàn)性、控制法則、機(jī)臺(tái)剛性、機(jī)臺(tái)響應(yīng)；
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(shí)間、V/P切換時(shí)機(jī)。
上述這些因素皆會(huì)造成熔膠黏度的變異而導(dǎo)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(dòng)所影響，所以適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)定與制程監(jiān)控對(duì)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(gè)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(jī)器參數(shù)層」、「控制曲線層」、「制程參數(shù)層[2]」等三層。
「機(jī)器參數(shù)層」指射出成型機(jī)控制器關(guān)于溫度、螺桿轉(zhuǎn)速/位置、射出速度/壓力、保壓壓力/時(shí)間等之運(yùn)動(dòng)控制指令設(shè)定；「控制曲線層」?fàn)可鏅C(jī)臺(tái)實(shí)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(duì)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(yīng)力等。制程參數(shù)層比機(jī)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(jī)之機(jī)器參數(shù)及控制曲線的統(tǒng)計(jì)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(gè)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(shè)定需依賴操作人員的經(jīng)驗(yàn)。
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(shè)備是ACMT協(xié)會(huì)和ASM雜志經(jīng)常提及的射出成型機(jī)（射出機(jī)、注塑機(jī)或稱啤機(jī)，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?yàn)樗苣z原料的進(jìn)度使射出技術(shù)也日新月異的推進(jìn)，而金屬射出成型自然是藉由射出技術(shù)所擴(kuò)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(xué)生生涯的學(xué)習(xí)都派上用場(chǎng)。
兩個(gè)靈魂──喂料與模具
MIM最重要的兩個(gè)靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機(jī)，這是近五年與邱博到處當(dāng)顧問服務(wù)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(jié)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(shí)液相的黏結(jié)劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動(dòng)并填充到模具的模穴中，來獲得設(shè)計(jì)過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結(jié)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(jié)劑成分的比例設(shè)計(jì)有絕對(duì)的關(guān)系。
表1與表2顯示MIM的金屬粉末、黏結(jié)劑與喂料組成應(yīng)該注意的參數(shù)和判斷機(jī)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(shí)能夠要求供應(yīng)商提供必要且實(shí)時(shí)性的報(bào)告（切勿使用過時(shí)的報(bào)告，批量間的差異會(huì)導(dǎo)致制程控制的不定性），并且自己廠內(nèi)至少要有幾樣檢測(cè)儀器，才能確保MIM喂料的質(zhì)量。
展開 科學(xué)試模對(duì)于射出成型工藝的優(yōu)化
科學(xué)試模對(duì)于射出成型工藝的優(yōu)化
■ 型創(chuàng)科技/ 劉文斌技術(shù)總監(jiān)
前言
射出成型加工工藝要求的主要重點(diǎn)是能生產(chǎn)出具有符合質(zhì)量要求的射出產(chǎn)品，并且可以在量產(chǎn)生產(chǎn)時(shí)穩(wěn)定控制 加工參數(shù)，以產(chǎn)出質(zhì)量均一的產(chǎn)品。然而在實(shí)際射出加 工生產(chǎn)制程中，所使用的射出條件是否是最適化且穩(wěn)定 的條件，或是在生產(chǎn)過程中由于塑料、射出機(jī)臺(tái)、加工 條件或是生產(chǎn)環(huán)境條件等的變動(dòng)，這些變動(dòng)因素都會(huì)造 成產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)。所以在決定射出成型加工條件的設(shè) 定上或是控制生產(chǎn)制程條件的穩(wěn)定性，都應(yīng)該是要藉由 科學(xué)化的理論計(jì)算或是生產(chǎn)在線可供參考的偵測(cè)數(shù)據(jù)來 進(jìn)行評(píng)斷與控制，也因此加工條件的調(diào)整是依賴實(shí)際生 產(chǎn)所回饋的數(shù)據(jù)或是科學(xué)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果來作為依據(jù)與參 考，而非單憑經(jīng)驗(yàn)或感覺進(jìn)行調(diào)機(jī)，這才是射出成型加 工制程上正確的做法。
傳統(tǒng)試誤法
目前傳統(tǒng)射出成型加工業(yè)者仍然普遍使用早期的「試誤法」來設(shè)定與調(diào)整射出成型加工參數(shù)；然而面臨當(dāng)前競(jìng) 爭(zhēng)激烈的射出成型加工產(chǎn)業(yè)，射出加工利潤(rùn)越來越低的同時(shí)，對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)問世時(shí)程的壓縮、射出產(chǎn)品的復(fù) 雜度與質(zhì)量和精度要求卻愈趨嚴(yán)格。 面對(duì)這樣嚴(yán)峻的情況，加工業(yè)者已經(jīng)無法生產(chǎn)過多廢 料與不良品，同時(shí)也壓縮生產(chǎn)試模的時(shí)程，若還以傳 統(tǒng)的方式來調(diào)機(jī)與生產(chǎn)調(diào)整，則最終將無法跟上客戶 的要求而被淘汰，因此傳統(tǒng)射出成型方法已不再能滿 足復(fù)雜射出產(chǎn)品和應(yīng)用的需求。
傳統(tǒng)射出成型現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用「反復(fù)性試驗(yàn)」成型工藝 方法來設(shè)定加工參數(shù)，藉由改變某項(xiàng)參數(shù)或是某些加 工參數(shù)來試打產(chǎn)品，再從產(chǎn)品質(zhì)量來評(píng)斷改變的參數(shù)是否能有效改善產(chǎn)品質(zhì)量。
展開 技術(shù)文章 | 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(jìn)器的后燃?xì)鈬娮欤捎诓牧夏透邷亍①|(zhì)地硬且難以成型，以MIM 工藝成功的完成大量制造的任務(wù)，在2011 年起由于手機(jī)與智能手機(jī)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(rèn)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(shè)備是ACMT 協(xié)會(huì)和ASM 雜志經(jīng)常提及的射出成型機(jī)（射出機(jī)、注塑機(jī)或稱啤機(jī)，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?yàn)樗苣z原料的進(jìn)度使射出技術(shù)也日新月異的推進(jìn)，而金屬射出成型自然是藉由射出技術(shù)所擴(kuò)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(xué)生生涯的學(xué)習(xí)都派上用場(chǎng)。
兩個(gè)靈魂──喂料與模具M(jìn)IM 最重要的兩個(gè)靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機(jī)，這是近五年與邱博到處當(dāng)顧問服務(wù)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(jié)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(shí)液相的黏結(jié)劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動(dòng)并填充到模具的模穴中，來獲得設(shè)計(jì)過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結(jié)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(jié)劑成分的比例設(shè)計(jì)有絕對(duì)的關(guān)系。
展開 關(guān)于塑膠材料在射出成型中需要注意的因素
圖2：常見塑料的溫度建議
料筒內(nèi)滯留時(shí)間對(duì)成型的影響
材料在射出機(jī)料筒中停留的時(shí)間。它對(duì)材料的熔融和穩(wěn)定性有影響，尤其是對(duì)熱敏感性材料。較長(zhǎng)的滯留時(shí)間可能導(dǎo)致材料的熱降解和變質(zhì)，從而影響成型質(zhì)量。一般塑料的滯留時(shí)間建議不超過5分鐘。因此，控制料筒內(nèi)滯留時(shí)間并根據(jù)材料的特性進(jìn)行調(diào)整是確保穩(wěn)定成型過程的關(guān)鍵。
總結(jié)
塑膠材料在射出成型中扮演著至關(guān)重要的角色，它們的含水率、回收料添加比例、材料填充物、溫度和料筒內(nèi)滯留時(shí)間等因素都會(huì)對(duì)成型過程和成品質(zhì)量產(chǎn)生影響。在射出過程中，通過控制和調(diào)整這些因素，可以優(yōu)化生產(chǎn)效率、降低成本并提高成品的質(zhì)量和性能。因此，深入了解塑膠材料的特性，并合理地應(yīng)用于射出成型中，對(duì)于塑料制品制造行業(yè)具有重要意義。
文章摘錄自ACMT技術(shù)月刊23/8月
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展開 Moldex3D模流分析之高分子射出成型
模具設(shè)計(jì)者和開發(fā)者在高分子射出成型加工制程上，經(jīng)常遭遇結(jié)合線、流紋、凹痕等缺陷，或是加纖塑料件的表面浮纖等成型問題。一般來說，這些問題可藉由提高模具溫度獲得改善，然而，提高模具溫度會(huì)導(dǎo)致成型周期時(shí)間延長(zhǎng)。因此，業(yè)界開始應(yīng)用一項(xiàng)新的成型加工技術(shù)-快速模具溫度加熱冷卻成型技(Variotherm)，藉由模具溫度的快速切換，換取制程不同階段所需的溫度。快速模具溫度加熱冷卻成型技術(shù)在充填階段迅速提高模具表面溫度，并且在保壓階段開始時(shí)將模具溫度快速冷卻。
如此一來，塑件表面溫度即可依據(jù)不同成型階段進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。射出充填階段的高模溫條件將有效改善塑料的流動(dòng)性及降低射出件表面問題(例如結(jié)合線、流痕、浮纖…等)發(fā)生的機(jī)會(huì)；而冷卻階段模溫的低溫切換，也能有效縮短成型周期時(shí)間。由于快速模具溫度加熱冷卻成型技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本之間取得完美平衡，近年來在塑料射出成型產(chǎn)業(yè)上獲得重視。
挑戰(zhàn)
? 冷卻與加熱切換時(shí)間點(diǎn)的優(yōu)化
? 決定變模溫制程中，對(duì)模具加熱需要多少能量，以及對(duì)模具的冷卻需要多大的冷卻液流量
? 在劇烈的溫度變化制程下，如何將模具的壽命優(yōu)化
Moldex3D 解決方案
為了滿足變模溫制程對(duì)CAE分析的需求，Moldex3D提供完整的分析工具，可模擬各種模具快速加熱和冷卻情形，完整整合充填、保壓及冷卻階段的真實(shí)三維數(shù)據(jù)。
? 決定制程參數(shù)，例如: 冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、模溫度、冷卻時(shí)間等等
? 可檢視模具溫度在模具表面及任意截面的分布和不同時(shí)間的變化
? 利用快速溫度變化解決塑件充填和保壓?jiǎn)栴}
? 仿真冷卻系統(tǒng)效率并洞悉潛在缺陷
? 改善縫合線、流痕、收縮和提高產(chǎn)品平整度
展開 科學(xué)試模對(duì)于射出成型工藝的優(yōu)化
■ ACMT/ 劉文斌技術(shù)總監(jiān)
（ACMT SMARTMolding 20年2月刊）
前言
射出成型加工工藝要求的主要重點(diǎn)是能生產(chǎn)出具有符合質(zhì)量要求的射出產(chǎn)品，并且可以在量產(chǎn)生產(chǎn)時(shí)穩(wěn)定控制加工參數(shù)，以產(chǎn)出質(zhì)量均一的產(chǎn)品。然而在實(shí)際射出加工生產(chǎn)制程中，所使用的射出條件是否是最適化且穩(wěn)定的條件，或是在生產(chǎn)過程中由于塑料、射出機(jī)臺(tái)、加工條件或是生產(chǎn)環(huán)境條件等的變動(dòng)，這些變動(dòng)因素都會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)。所以在決定射出成型加工條件的設(shè)定上或是控制生產(chǎn)制程條件的穩(wěn)定性，都應(yīng)該是要藉由科學(xué)化的理論計(jì)算或是生產(chǎn)在線可供參考的偵測(cè)數(shù)據(jù)來進(jìn)行評(píng)斷與控制，也因此加工條件的調(diào)整是依賴實(shí)際生產(chǎn)所回饋的數(shù)據(jù)或是科學(xué)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果來作為依據(jù)與參考，而非單憑經(jīng)驗(yàn)或感覺進(jìn)行調(diào)機(jī)，這才是射出成型加工制程上正確的做法。
傳統(tǒng)試誤法
目前傳統(tǒng)射出成型加工業(yè)者仍然普遍使用早期的「試誤法」來設(shè)定與調(diào)整射出成型加工參數(shù)；然而面臨當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的射出成型加工產(chǎn)業(yè)，射出加工利潤(rùn)越來越低的同時(shí)，對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)問世時(shí)程的壓縮、射出產(chǎn)品的復(fù)雜度與質(zhì)量和精度要求卻愈趨嚴(yán)格。面對(duì)這樣嚴(yán)峻的情況，加工業(yè)者已經(jīng)無法生產(chǎn)過多廢料與不良品，同時(shí)也壓縮生產(chǎn)試模的時(shí)程，若還以傳統(tǒng)的方式來調(diào)機(jī)與生產(chǎn)調(diào)整，則最終將無法跟上客戶的要求而被淘汰，因此傳統(tǒng)射出成型方法已不再能滿足復(fù)雜射出產(chǎn)品和應(yīng)用的需求。
傳統(tǒng)射出成型現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用「反復(fù)性試驗(yàn)」成型工藝方法來設(shè)定加工參數(shù)，藉由改變某項(xiàng)參數(shù)或是某些加工參數(shù)來試打產(chǎn)品，再從產(chǎn)品質(zhì)量來評(píng)斷改變的參數(shù)是否能有效改善產(chǎn)品質(zhì)量。
展開 
Moldex3D模流分析之射出壓縮成型模組
射出壓縮成型簡(jiǎn)介
射出壓縮成型（ICM）的制程同時(shí)結(jié)合射出成型與壓縮成型的技術(shù)。在制程中，模具不會(huì)完全關(guān)閉，鎖模機(jī)制會(huì)在熔膠射出時(shí)開始運(yùn)作，然后模具才會(huì)漸漸關(guān)閉。在制程結(jié)束時(shí)，透過鎖模力完全關(guān)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(dāng)一射所需的熔膠量完全充填模穴時(shí)，模具將會(huì)啟動(dòng)關(guān)閉直到完全關(guān)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(dòng)時(shí)開始逐漸關(guān)閉。當(dāng)鎖模力等于模穴內(nèi)部壓力時(shí)，模具將無法持續(xù)關(guān)閉，此時(shí)需要增加鎖模力使模具達(dá)到完全關(guān)閉為止。
射出壓縮成型制程的主要優(yōu)點(diǎn)，能在充填過程時(shí)，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(yīng)力、翹曲與體積變化及雙折射效應(yīng)等問題。
射出壓縮成型制程通常用于光學(xué)組件與薄件產(chǎn)品，例如：鏡片、醫(yī)療器材、移動(dòng)電話、筆電等。
Moldex3D射出壓縮成型模塊功能導(dǎo)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(shè)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(shè)定壓縮制程的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并提供充填、冷卻及翹曲分析的分析結(jié)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(shè)定為射出壓縮面。使用射壓縮模塊也需要較高的實(shí)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模流分析之光學(xué)射出光學(xué)件成型仿真
料光學(xué)組件由于加工特性帶來的高性價(jià)比及可應(yīng)用性，在光電、3C及汽車等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)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(shè)計(jì)應(yīng)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(shí)間過長(zhǎng)與過大的體積收縮率也導(dǎo)致產(chǎn)品精度與生產(chǎn)效率難以提升。
分層射出是光學(xué)產(chǎn)品極端設(shè)計(jì)的解決方案之一，透過將極端產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(xué)分析支持預(yù)測(cè)多材質(zhì)射出A-B層在成型過程產(chǎn)生的流動(dòng)殘留應(yīng)力與熱殘留應(yīng)力，并提供最終產(chǎn)品的條紋級(jí)數(shù)與光彈條紋，利用Moldex3D進(jìn)行多材質(zhì)射出的光學(xué)分析。
第一射(A層)分析
步驟1: 為第一射仿真準(zhǔn)備模型及分析組別
首先在Moldex3D Studio準(zhǔn)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(xué)性質(zhì)頁簽，包含無配向之折射率、流動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)力光學(xué)系數(shù)、和熱導(dǎo)致應(yīng)力光學(xué)系數(shù)等參數(shù)。
步驟2: 為第一射模擬設(shè)置計(jì)算參數(shù)及分析計(jì)算
在計(jì)算參數(shù)的黏彈/光學(xué)頁簽中，勾選預(yù)測(cè)流動(dòng)殘留應(yīng)力在流動(dòng)/保壓階段和預(yù)測(cè)流動(dòng)殘留應(yīng)力在冷卻階段。確認(rèn)完所有的分析設(shè)定后，將組別送出計(jì)算。待計(jì)算完成后在流動(dòng)、保壓和冷卻分析均會(huì)輸出流動(dòng)誘導(dǎo)殘留應(yīng)力的結(jié)果項(xiàng)。
第二射(B層)分析
步驟3: 為第二射仿真準(zhǔn)備模型及分析組別
接著為第二射準(zhǔn)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(xué)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(shè)置多材質(zhì)射出之光學(xué)件分析
分析順序設(shè)定中，選擇瞬時(shí)分析加上光學(xué)分析，確保光學(xué)分析可以完整考慮流動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)力和熱導(dǎo)致應(yīng)力的效應(yīng)。
展開 Moldex3D模流分析之塑料射出成型方案
Moldex3D 產(chǎn)品概覽
Moldex3D是塑料射出成型產(chǎn)業(yè)中的計(jì)算機(jī)輔助工程領(lǐng)導(dǎo)產(chǎn)品。 Moldex3D擁有一流的分析技術(shù)，可協(xié)助客戶模擬更廣泛的射出成型應(yīng)用范圍，來優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和可制造性，以達(dá)到縮短上市時(shí)間并提高的產(chǎn)品投資回報(bào)率。
特色
? CAD嵌入式前處理
? 高級(jí)自動(dòng)3D網(wǎng)格引擎
? 高解析三維網(wǎng)格技術(shù)
? 高效能平行運(yùn)算
Moldex3D 網(wǎng)格
Moldex3D 網(wǎng)格支持各種不同的網(wǎng)格類型，包括 2D 三邊形及四邊形網(wǎng)格、3D四面體、棱柱體、六面體、voxel (brick)和金字塔型網(wǎng)格。Moldex3D 網(wǎng)格提供多種主流網(wǎng)格方法：純?nèi)呅伪砻妗⒁运拿骟w為主的表面網(wǎng)格；純四面體網(wǎng)格、邊界層網(wǎng)格、純voxel網(wǎng)格、混合式實(shí)體網(wǎng)格及中間面簡(jiǎn)化網(wǎng)格。客戶可從中選擇符合自己的特殊模擬需求來建立網(wǎng)格模型。
優(yōu)勢(shì)
? 具有強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分技術(shù)的前處理工具與支持不同的網(wǎng)格元素型態(tài)，以提高實(shí)體網(wǎng)格產(chǎn)生效率
? 可以產(chǎn)生純?nèi)呅尉W(wǎng)格與四邊形為主的表面網(wǎng)格
? 支持自動(dòng)四面體、邊界層網(wǎng)格、混合實(shí)體網(wǎng)格，與voxel型態(tài)實(shí)體網(wǎng)格
? 可以產(chǎn)生高質(zhì)量的三維實(shí)體網(wǎng)格
? 提供自動(dòng)檢核與自動(dòng)修復(fù)工具以確保網(wǎng)格質(zhì)量的分析準(zhǔn)確性
? 以下為Moldex3D 網(wǎng)格支持的網(wǎng)格輸/入輸出格式
展開 Moldex3D模流分析之射出壓縮成型鎖模機(jī)構(gòu)
為什么使用射出壓縮成型(ICM)模擬?
射出壓縮成型制程結(jié)合了射出成型和壓縮成型兩種成型技術(shù)。在充填階段，當(dāng)模具尚未完全閉鎖時(shí)，部分塑料注入模穴，鎖模機(jī)構(gòu)開始運(yùn)轉(zhuǎn)直到模具完全閉鎖，藉由壓縮模穴表面讓熔膠進(jìn)入模穴，完成充填。
射出壓縮成型(壓縮模式)
射出壓縮成型制程不僅保留傳統(tǒng)射出成型的優(yōu)點(diǎn)，還具備其他優(yōu)勢(shì)，例如: 提高微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)寫率和縮短流動(dòng)距離和壁厚比…等等，然而，為了制造出完美的塑件，需要仔細(xì)調(diào)整其他制程參數(shù)。例如: 壓縮時(shí)間晚，容易造成熔膠滲透分模線；壓縮時(shí)間早，有時(shí)則導(dǎo)致充填不完全或短射。因此，擁有一套完整且強(qiáng)大的模擬工具是射出壓縮制程成功與否的關(guān)鍵。
(a) 傳統(tǒng)射出成型 (b) 射出壓縮成型
挑戰(zhàn)
? 機(jī)器及模具的額外成本
? 提早診斷溢料問題
? 不適用于流動(dòng)方向較深的產(chǎn)品
? 自定義多個(gè)成型條件，例如壓縮時(shí)間、力量、速度等
Moldex3D 解決方案
? 模擬完整的制程，包括流動(dòng)、保壓、冷卻及翹曲
? 可視化的結(jié)果，例如速度向量、纖維排向、壓力分布、豎流道壓力、鎖模力等結(jié)果
? 優(yōu)化成型條件，例如壓縮間隙或延遲時(shí)間
? 預(yù)測(cè)分子排向、收縮、翹曲及殘留應(yīng)力
? 可視化的模內(nèi)射出及壓縮過程
? 縮短成型周期及降低產(chǎn)成本
? 改善排氣設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)寫性
速度及向量分布
應(yīng)用產(chǎn)業(yè)
? 光學(xué)
? 汽車
? 電子
? 醫(yī)療
? 消費(fèi)性產(chǎn)品
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