真空輔助灌注成型的案例
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／水輔助射出成型簡介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發展于1970年代以改善產品的表面質量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產品重量。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域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節省材料／成本，還能減少產品缺陷。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射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優點，能克服生產厚度不均的產品之難題。然而，加工條件控制產品質量，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化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模擬教程
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）發展于1970年代以改善產品的表面質量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產品重量。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域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節省材料／成本，還能減少產品缺陷。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射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優點，能克服生產厚度不均的產品之難題。然而，加工條件控制產品質量，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化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 用于熱塑性成型工藝的真空袋裝材料 最高耐熱可達427°C
Airtech 先進材料集團推出用于熱塑性成型工藝的超高溫真空袋裝材料，最高溫度可達427°C。
它是一種高性能離型膜，兩面處理，固化溫度高達405°C。熱酰亞胺RCBS是在熱塑性材料和其他高溫應用的成型過程中使用的離型膜。
優點：
耐高溫薄膜可在高溫下安全使用
優異的固化部件釋放，因此薄膜可以輕松快速地脫落
在簡單的輪廓形狀上施加壓力的靈活性。
它是新一代密封帶，適用于高達427°C的高溫應用。當應用于熱酰亞胺時，它可以快速建立粘性。對高溫裝袋膜具有良好的室溫粘附性，減少了真空袋高溫部件所需的時間。
優點：
最容易使用高溫膠帶
與聚酰亞胺薄膜粘合良好
與傳統產品相比，改善了高溫性能
Airweave UHT 300PGL和Airweave UHT 450PGL
它們是優質的非織造混紡玻璃纖維呼吸器，適用于超高溫應用。使用這些呼吸器代替編織玻璃纖維呼吸器更安全。它們使真空袋和任何半徑更容易過渡。一層可為427°C提供良好的呼吸。Airweave UHT 300PGL和Airweave UHT 450PGL設計用于高溫熱固性和熱塑性樹脂系統。
優點：
無紡布呼吸器結構優于編織玻璃纖維
超高溫呼吸器，適用于熱塑性塑料等應用
在非常高的溫度下保持真空水平
玻纖https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2887
展開 Moldex3D模流分析之清大以Moldex3D成功驗證真空輔助樹脂轉注制程
目前主流芯材以PVC及巴沙木為主流，且為了灌注的順暢，在芯材上會有一定寬度的刻溝。為了獲得高精確的模擬結果，不同于傳統的RTM模擬方式，必須要將纖維和刻溝同時進行模擬。
挑戰
由于芯材包含了刻溝和孔道，本案例不僅是要模擬常見的純纖維RTM，也要挑戰更復雜的幾何結構，增加仿真的困難度。
解決方案
Moldex3D RTM 模塊可以針對各個迭層定義不同的屬性及纖維排向，有利于模擬復雜的RTM制程。其獨特的等效滲透率功能，精準的仿真PVC 芯材里刻溝與流道的流動特性，達到模擬與實驗結果比對高度的準確性。
效益
精準仿真三明治結構流體行為
簡化RTM仿真流程，縮短開發周期
優化制程
案例研究
現行研究中多將用于強化的芯材及纖維布視為單一對象，并以達西定律描述其特征：
在方程式中，u和μ代表流動黏性和樹脂黏性；K和?則為流動介質的滲透率和孔隙率；?P是壓力梯度。在此計算模式之下，導流網和無纖維區域的流動特征就無法去耦合，從而限制了所開發模型的準確性和靈活性。
本案例中，清大團隊使用的研究模型為三明治結構的復合材材料，其結合了玻璃布及含有刻溝的PVC芯材(圖一)。實驗方法則為真空輔助樹脂轉注成型(VARTM)(圖二)。
圖一 三明治結構模型：(a)示意圖、(b)對象實體照及(c)仿真中的實體網格。
圖二 本案例之實驗方法
清大團隊使用有限體積法，分別模擬樹脂在PVC芯材中含纖及不含纖(例如刻溝)區域時的流動行為(圖三)。芯材尺寸為480×320×10.2 mm3。芯材中有兩種刻溝，其中長方形的刻溝寬1 mm、深8.2 mm，以縱橫交錯方式排列，兩條最接近的平行刻溝距離約為29 mm；此外有408條垂直圓柱形刻溝， 直徑2 mm、深10.2 mm，平均分配在芯材中。清大團隊以達西定率模擬樹脂流動。
展開 
一文了解氣體輔助注射成型
原理：氣體輔助注塑系統，是把惰性氣體（通常用氮氣）經由分段壓力控制系統直接注射入模腔內的塑化塑料里，使塑件內部膨脹而造成中空，但仍然保持產品表面的外形完整無缺。
氣輔注塑成型可被認為是中空吹塑成型的變型，其過程是先向模具腔中注入經過準確計量的占模腔一定比例的塑膠熔體，這一過程稱為“欠料注塑”，再直接往熔融塑膠中注入一定體積和壓力的高壓氮氣，氣體在塑膠熔體的包圍下沿著阻力最小的方向擴散前進。
由于靠模壁部分的塑膠溫度低，表面粘度高，而製作較厚部分中心塑膠熔體的溫度高，粘度低，所以氣體容易對中心塑膠熔體進行穿透和排空，在制件的厚部形成中空氣道，而被氣體所排空的熔融塑膠又被氣體壓力推向模具末端直至充滿模具型腔，在冷卻階段壓縮氣體對塑膠熔體進行保壓補縮。待制品冷卻凝固后再卸氣，然后開模頂出。
氣輔注塑方法主要有以下兩種：
1）封閉式氣體注射（SEALED INJECTION GAS)方法：
是把氣體直接注入模腔內，使塑料成品中空的方法。無需采用活閥，只是通過簡單模具加工，把氣輔氣嘴裝在模具中。
在同一模具上，可有單一或多個注入氣體的地方，這視乎同產品的需要，要求令產品有良好效果和提供產品設計有較大的靈活性。
2）可從注塑機的射嘴進氣（IN-GAS NOZZLE）方法：
可在注塑機上安裝一個特制封閉注氣射嘴。
應用氣體輔助注塑技術，有以下優點：
自由設計
綜合功能較為復雜的塑膠零件可以整裝為單一的組件.
可以在同一零件上結合厚壁和薄壁部分.
使用空心的"加強筋"部分可以提高其強度.
提高零件質量
由于減小了微收縮,因此扭曲和變形就減少了.
展開 氣體輔助注射成型你了解多少？
與傳統的注射成型的方法相比較，氣體輔助注射成型有如下優點。
1.夠成型壁厚不均勻的塑料制件及復雜的三維中空塑件。
2.氣體從澆口至流動末端形成連續的氣流通道，無壓力損失，能夠實現低壓注射成型，由此能獲得的殘余 應力的塑件，塑件翹曲變形小，尺寸穩定。
3.由于氣流的輔助充模作用，提高了塑件的成型性能，因此采用氣體輔助注射有助于成型薄壁塑件，減輕 了塑件的重量。
4.由于注射成型壓力較低，可在鎖模力較小的注射機上成型尺寸較大的塑件。
氣體輔助注射成型存在的缺點如何？
氣體輔助注射成型存在如下缺點。
1.需要增設供氣裝置和充氣噴嘴，提高了設備的成本。
2.采用氣體輔助注射成型技術時對注射機的精度和控制系統有一定的要求。
3.在塑件注入氣體與未注入氣體的表面會產生不同的光澤。
展開 新技術——水輔助注塑成型技術介紹
利用現有的對氣體輔助注射成型所積累的經驗，來建立水輔助注塑成型技術和相關模具設計方法，以及了解水輔助注塑成型的可行性及局限性和成型質量，并與傳統注塑成型以及氣體輔助注塑成型做一比較，以建立完整的具有指導意義的理論和技術資料，使水輔助注塑成型技術得到快速發展和應用，正是各國科學家的努力方向。目前，由于水輔助注塑成型技術還是一項新興的技術，如下的關鍵問題亟待解決
在注水前，注射壓力和工藝方法在各個方面都是不變的，這就提出了怎么樣注水和在哪注水的問題以及怎樣把水排出去，用什么相關的設備和控制技術來完成等問題。其他問題集中在注水孔和閥門的設計以及模具的調整方面，特別是水的密封問題。這也是水輔助注塑成型不會很快取代氣體輔助成型的原因所在。
水輔助注塑成型技術適應性的研究。需要利用各種不同高分子材料（含玻璃纖維和不含玻璃纖維以及其他微納米添加劑等）對其工藝特性、結構特性、質量（力學性能、表面質量等）的基礎研究、控制系統進行系統性的研究，以獲得必要的技術資料。
水輔助注塑成型是近幾年新興發展起來的注塑成型技術，因此相關的研究與文獻資料都相當有限，在整個設備的建立上幾乎都沒有完整的參考資料。但是從其與氣體輔助注塑成型相比較可以看到，水輔助注塑成型在未來將有更廣闊的應用領域。因此在現有條件下，充分利用已有的氣體輔助注塑成型工藝研究基礎開展有關水輔助注塑成型研究，不僅能填補國內空白，而且也可參與國際的科研競爭，促進其商品化進程。
展開 Moldex3D模流分析金屬脫蠟精密鑄造之氣體輔助射出成型
為什么使用氣體輔助射出成型模擬?
氣體輔助射出成型 (GAIM) 是在充填階段將氣體引入模穴內的過程，利用壓縮氣體來作為保壓媒介，確保厚件的尺寸穩定性和增加其機械強度，減少因壓力變化和殘留應力產生的翹曲及凹痕。在氣體輔助射出成型制程中，塑料產品開發者可有效降低射壓和節省原料，兼顧節能和產品輕量化的優勢。但是氣體和熔膠鮮明的物理性質差異，卻使得穩定導入氣體成為制程中的一大挑戰。
Moldex3D GAIM 提供仿真氣體從進澆位置或其他進氣口進入模穴，真實三維技術可讓使用者檢視每一階段中，氣體在模穴內流動的情形，有利于優化模具設計和成型條件。完整模擬復雜的制程，準確完成設計驗證和優化，成功縮減開發時程和降低生產成本。
挑戰
? 檢視任一模穴截面在不同時間點的氣體穿透度和空心率
? 優化成型條件，如氣體射出時間、延遲時間、氣體進口、溢流區…等等
? 多種氣體輔助射出成型方法，如: 短射、全射和其他溢流制程
? 完整仿真制程周期，讓用戶能清楚熟悉每個制程階段和提前檢驗產品缺陷，如: 縫合線、流痕以及其他尺寸不穩定性
Moldex3D 解決方案
? 可視化任一截面的氣體穿透度及空心率
? 定義適當的成型參數，包含進氣時間、進氣點等
? 模擬各樣的氣體輔助射出成型方式，例如短射、溢流等方式
? 仿真完整的制程， 提前得知產品的缺陷，例如縫合線、流痕及其他可能導致尺寸差異的問題
應用產業
? 汽車
? 電子
? 醫療
? 消費性產品
展開 Moldex3D模流分析之氣體／水輔助射出成型模塊功能導覽
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）發展于1970年代以改善產品的表面質量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產品重量。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域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節省材料／成本，還能減少產品缺陷。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射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優點，能克服生產厚度不均的產品之難題。然而，加工條件控制產品質量，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化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 Moldex3D模流分析之如何以模擬流體輔助射出成型的回沖制程
氣體/水輔助射出成型（GAIM/WAIM）有助提高產品質量，還可達到節省材料、成本及減輕產品重量目的而被廣泛運用。在氣體/水體射出階段時，氣體傾向流入肉厚較厚之區域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。此制程依據流體注入的時間點，可分成短射法與滿射法。
滿射回沖(Push-back)制程為從另一側注入氣體/水體，將熔膠推至噴嘴處。利用回沖技術，就不需設置溢流區，且可以再利用回沖的塑料，如此即可顯著減少塑料的浪費。回沖制程也有助于避免一般GAIM/WAIM會產生的流痕等成型瑕疵。
Moldex3D GAIM/WAIM功能支持回沖制程仿真，以設計熔膠與輔助流體的進口，使得掏空(Core-out)效果優化。Moldex3D能幫助使用者在早期設計時間評估潛在的成型瑕疵，同時避免輔助流體過度回沖到料管的風險。以下步驟將說明如何在GAIM/WAIM模擬中納入回沖制程。
Step 1：于Moldex3D Studio中建立一個GAIM項目(若輔助流體是水，則改為WAIM)并匯入適合回沖制程的模型(MFE)，包含至少兩個進口，分別為給氣體與熔膠(通常是在不同側)。選擇熔膠與氣體的進口及塑件材料，Moldex3D就會自動建立預設的加工條件與計算參數。
Step 2：點擊主頁簽上的加工條件(Process)來呼叫加工條件精靈。在充填/保壓設定頁簽，指定適合的充填、保壓和氣體設定，以選擇熔膠與氣體要何時及如何通過進口到模穴中(類似一般IM仿真流程)。
注意：回沖制程是在滿射法時利用的技術，因此須確認氣體進入模穴時已經幾乎已注滿熔膠了。
Step 3：在熔膠進口的保壓設定區塊，將回沖設定(Push-back)欄改為是(Yes)來啟用回沖制程模擬。
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）發展于1970年代以改善產品的表面質量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產品重量。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域(阻力較小)使產品中心形成中空。當成型制程完成之后，就會產生重量輕的中空產品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節省材料／成本，還能減少產品缺陷。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射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優點，能克服生產厚度不均的產品之難題。然而，加工條件控制產品質量，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化加工條件，包含充填時間、延遲時間、氣體射出時間、轉換點、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設定之功能。
展開 
利用Moldex3D和Ultrasim?優化氣體輔助射出成型制造的纖維強化塑料椅子
本案例的產品為使用BASF纖維強化塑料材料，利用氣體輔助射出成型制造的設計師椅子。然而在生產過程，發生氣體指紋效應，產品的強度因此減弱。因為椅子為設計師的作品，所以無法做設計變更，BASF工程師只能透過優化制程參數，解決氣體輔助成型帶來的挑戰，兼顧產品強度和輕量化的需求。
BASF工程師利用Moldex3D進行制程參數優化，改善氣體指紋效應。為了測試新的制程參數所生產的椅子，能符合原先規定的載重，工程師透過Moldex3D獲得重要的成型仿真數據，包含：氣體掏空處、翹曲的幾何以及纖維排向，以利提升FEM模擬的精準度。在Abaqus執行FEM分析后，結果顯示新的制程參數可以制造符合規定載重的椅子，滿足產品的輕量需求，同時也兼顧結構完整性。
展開 Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型模擬技術協助光寶科技提升產品尺寸穩定性
大綱
為能大幅降低能源的消耗與成本的花費，氣體輔助射出成型(GAIM)工藝在業界已逐漸被廣泛的運用。以生產制造影像產品、機殼產品、電源產品和發光二極管(LED)的光寶科技也將此工藝技術應用在其產品的生產上，并同時使用Moldex3D的氣體輔助射出成型(GAIM)模塊來進行產品驗證及工藝優化。通過模流分析，光寶科技可以在實際生產前就了解氣體穿透塑件的行為，并及時調整和優化成型條件，來達到節省材料、減低時間成本的效果。
挑戰
走紙機構產品的平整度在ADF掃描機中扮演著相當關鍵的角色。走紙機構的平整度若不佳的話，將會直接影響掃描質量的穩定性和可靠性。因此，確實控制其變形平整度，使其平整度能達到要求的規范則是首要任務。然而，如何透過工具來具體透視模穴內氣體的穿透行為，來防止變形等潛在問題，在眼前就是最直接的挑戰。光寶科技了解到若要同時確保產品質量并降低試模成本，則必須找到適當的解決工具。
解決方案
為達成更好的產品質量，光寶科技通過Moldex3D氣體輔助射出成型(GAIM)模塊，在開發初期驗證產品設計與工藝，并且對比實際試模與模擬分析的結果。透過模擬結果，光寶科技清楚確認該變形量是否在可接受的范圍，并進一步將Z軸方向的變形量精準控制在要求的規范內 (±0.3mm)。
案例分析
此案例主要目的是希望通過氣輔模塊的仿真分析結果來評估最佳的氣針位置與氣體穿透區域的范圍，以解決走紙機構組件在兩側與中間區塊的翹曲變形問題。由于氣體容易往高溫低壓的地方進行滲透，便將氣針的位置擺放在左右兩側流動末端的較低溫區域，誘使氣體往澆口高溫低壓區域去進行滲透。
將氣針擺放在兩側改善翹曲變形問題
在此案例中，光寶科技成功通過Moldex3D特殊的氣輔模塊GAIM找出理想的氣針位置并降低翹曲變形問題。
展開 