制程改善的案例
Moldex3D模流分析之CAE技術發展與制程改善
本文主要是針對與CAE模擬技術相關的發展，偏向制程改善；有關于工廠生產管理自動化的部分，我們將另辟單元介紹。
「信息」是邁向工業4.0過程中的主角，而對于射出成型制程來說，信息不外乎是工藝條件、設備與原料狀況、以及產出的產品質量。信息由「數據」整理而來，而信息分析后便成為「知識」，知識便是推動技術前進的動能，因此我們可以說，邁向工業4.0就是在數據、信息與知識三者上不斷整合、強化的過程。過去在塑料加工產業中，產品、模具設計以及成型工藝條件多半是靠經驗傳承而來，多數人在工廠收集到的都是片段的信息，由于沒有完整的數據，因此并不能產生知識。工業4.0在塑料加工行業要強化的，就是將數據收集完整，信息流通自動化，以及利用計算機的運算能力產生知識。
而數據又是如何從真實的物理環境(例如傳感器所收集的數字)，轉換成可供運算分析的概念呢？美國國家科學基金會智能維護系統產學合作中心共同主任李杰博士，也是輔導Moldex3D進行制造服務創新的顧問，在工業大數據(2016)書中提到 Cyber-Physical System 的概念，「從實體空間對象、環境、活動中大數據的擷取、儲存、建構模型、分析、挖掘、評估、預測、優化、協同，并與對象的設計、測試和運作性能特征相結合，產生與實體空間的深度融合；進而透過自我感知、自我記憶、自我認知、自我決策，以促進工業資產的全面智慧化?！?這樣以虛擬的模型來描述真實的加工環境的方法，若運用在射出成型制程上，靠的正是「模流分析」。它可將實體空間轉化為虛擬環境，使我們能在其中應用知識解決問題。
展開 一篇實用的SMT制程改善案例總結！
七、階段成果回顧
改善其實不是一個專門的話題，而是日常工作的一部分。每個改善團隊成員，都能在改善活動中不斷積累、不斷進步、在一番努力之后，階段性的成果悄然而至了。面對最近的 SMT 制程診斷（如圖 47、圖 48），我們只會說：改善無止境、更上一層樓。
導入數位化管理，提升工作效率
多數工廠為了監控全廠稼動情況，每天透過人工抄寫及現場巡廠統計數據，但容易發生紀錄遺失和耗費時間在尋找手寫資料而造成紀錄有所落差，管理者亦無法有效掌握正確的數據情況，難以透過數據進行制程改善。
面對上述問題，解決問題的第一步，從全廠可視化做起，透過「射出機聯網」即時管理系統，讓資訊即時化且一致，運用機聯網科技快速掌握生產周期，同時以這樣的基礎朝即時生產做展開，收集即時正確的數據并針對問題進行最佳化管理以提升生產效率。
Q
案例分享
以位于淡水的龍祥塑膠股份有限公司為例，廠內有14臺跨品牌射出機，因部分機臺老舊導致生產效率不佳，想藉由汰舊換新來解決生產效率問題，卻沒有評估的準則。除此之外，過去工廠尚未建置設備機聯網前，巡檢及報工皆須倚靠人工巡廠、人工抄寫、紙本統計，每天都花超過2 小時以上的時間到現場查看生產進度，費時又費工，不易分析也不易發現問題點。此外，除手抄資料導致資訊取得不即時外，傳統射出成型工廠缺乏廠區、設備、模具、人員、排程等系統性的規劃與整合，容易造成資訊不透通導致內部流程上出現溝通落差，造成訂單交期延遲或流失新訂單。
在SMB 智慧機上盒輔導計畫的契機下，全廠于2018年透過型創輔導完成機連網基礎部署，分別針對機臺狀態、稼動資訊、生產管理可視化等資訊進行整合分析。
展開 射出工廠低碳制程轉換──低碳化和智慧化應用
? 罰則
對于未按期完成登錄、查驗結果上傳、補正或改善的企業，將處以罰鍰。
總之，碳盤查辦法的實施將有助于臺灣在全球減碳浪潮中保持競爭力，并為永續發展做出貢獻。
圖1：免碳稅額度逐年調降，2034年全面繳交碳關稅
圖2：客戶資本額50億以上，最晚2026年法定要求碳盤查報告
工廠減碳的方案
在當前全球氣候變遷的嚴峻挑戰下，工廠減碳已成為企業社會責任的一部分。以下是一個具體的減碳方案，旨在通過設備節能、低碳物料取代、制程優化和購置綠電等策略，實現工廠的碳中和目標。
? 設備節能
透過換機或改機來實現節能目標。例如，采用全電或伺服技術以及改善保溫系統，以減少能源消耗。
? 低碳物料取代
利用PCR、PIR等再生材料替代傳統高碳物料，降低產品生命周期內的碳排放。
? 制程優化改善
通過質量提升、交期縮短和成本降低來實現制程效率的最大化。這不僅可以減少浪費，還可以提升客戶滿意度。
? 智慧化方法與精實生產輔導
引入先進的智慧技術和精實生產策略，以提升運營效率并減少浪費。
? 購置綠電
投資于可再生能源來供電工廠操作，作為實現碳中和目標的一部分。
這些方案將有助于工廠減少碳排放，并為永續發展做出貢獻。
IoM制程優化改善方案
A工廠產線依賴現場人力進行檢測與巡檢，但這種方式存在一些問題。首先，重要的質量無法在現場實時把關，這可能導致大量廢品的生產和不良品的流出風險。其次，檢測數據難以留存，這使得難以爭取國際客戶的信賴。
以下是目前面臨的問題：
? 品檢制品耗時且需要大量人力
目前的檢測方式需要耗費大量時間和人力，影響生產效率。
? 不良制品難以及時且正確把關
由于依賴人工檢測，不良制品可能無法被及時發現和處理，進而影響產品質量。
展開 
Moldex3D模流分析之應力分析預測潛在模座變形問題
在一般成型制程中，造成模座嵌件變形的主要原因有兩個：其一是在充填保壓過程，因螺桿前進，造成模穴壓力過高，一般可以達200MPa，并有可能導致模具嵌件(頂針、滑塊等)變形。第二個原因則是溫度分布不平衡，造成模具發生局部收縮翹曲。上述潛在的模具變形問題，不只會影響模具的使用壽命，更會影響產品的尺寸精準度及質量。
為了能提前預測模具變形問題，Moldex3D讓使用者將不同成型條件對模具部件的影響，一并考慮進應力應變分析。除此之外，透過Moldex3D還可以達到優化設計和制程，改善模具結構，進而減少變形量。藉由Moldex3D模座變形分析，用戶可以在數值模型中建立所有的模具部件，進行精確的模擬計算。Moldex3D應力模塊會考慮充填時的模腔壓力和冷卻階段的溫度分布，并在各種使用者定義的成型條件與產品設計下仿真實際情形。
步驟1：啟動 Moldex3D Studio 并匯入含有模座嵌件的網格模型。
注：模座變形分析需要Moldex3D 應力模塊的 Add-On 授權。
步驟2：切換到邊界條件(Boundary Conditions)頁簽， 即可在 Moldex3D Studio 設定邊界條件。 合適的邊界條件設置，對于模座變形分析的準確度至關重要。
步驟3：使用者可為模座網格添加位移邊界條件。點擊固定拘束(Fixed Constraint，) 來新增邊界條件，并選擇想要施加的節點(以黃色顯示)。 完成后點擊確認，并可在工作區下方編輯邊界條件內容(名稱及X,、Y、Z方向位移量)。
模座變形邊界條件的設定接口
施加邊界條件的節點會以黃色標示
步驟4：預設節點為固定的（位移量為 0 mm），使用者可以自行編輯或點擊 來重新選擇施加的節點，或直接點擊確認完成設定。
展開 Moldex3D應力分析 預測潛在模座變形問題
在一般成型制程中，造成模座嵌件變形的主要原因有兩個：其一是在充填保壓過程，因螺桿前進，造成模穴壓力過高，一般可以達200MPa，并有可能導致模具嵌件(頂針、滑塊等)變形。第二個原因則是溫度分布不平衡，造成模具發生局部收縮翹曲。上述潛在的模具變形問題，不只會影響模具的使用壽命，更會影響產品的尺寸精準度及質量。
為了能提前預測模具變形問題，Moldex3D讓使用者將不同成型條件對模具部件的影響，一并考慮進應力應變分析。除此之外，透過Moldex3D還可以達到優化設計和制程，改善模具結構，進而減少變形量。藉由Moldex3D模座變形分析，用戶可以在數值模型中建立所有的模具部件，進行精確的模擬計算。Moldex3D應力模塊會考慮充填時的模腔壓力和冷卻階段的溫度分布，并在各種使用者定義的成型條件與產品設計下仿真實際情形。
步驟 1: 啟動Moldex3D Project并匯入含有模座嵌件的網格模型。
注：模座變形分析需要Moldex3D 應力模塊的Add-On授權。
步驟 2: 開啟計算參數設定，點選模座變形(Mold Deformation) 的頁簽。點擊設定，即可在Moldex3D Designer接口設定邊界條件。合適的邊界條件設置，對于模座變形分析的準確度至關重要。
步驟 3: 用戶可在設定模座變形的接口中為模座網格添加位移邊界條件。點擊 來新增邊界條件，并選擇想要施加的節點(以黃色顯示)。完成后點擊 確認，并可在工作區下方編輯邊界條件內容(名稱及X,、Y、Z方向位移量)。
模座變形邊界條件的設定接口
施加邊界條件的節點會以黃色標示
步驟 4: 預設節點為固定的（位移量為0 mm），使用者可以自行編輯或點擊 來重新選擇施加的節點，或直接點擊上方的 完成設定。
展開 Moldex3D模流分析之怎樣改善單穴閥式熱澆道之流動不平衡及型蕊偏移現象
在本研究中，飛綠股份有限公司使用 Moldex3D，優化模具設計與射出成型制程，改善狹長形罐身問題所造成的成型缺陷，提升產能與質量的穩定度。
挑戰
? 改善縫合線、包封…等外觀缺陷
? 降低產品肉厚偏移的問題
解決方案
飛綠股份有限公司使用 Moldex3D Advanced 和型芯偏移模塊進行流固耦合分析來診斷公模仁位移的問題，使用雙流閥針式熱流道改善流動平衡，另外也透過變更產品肉厚、公母模溫等設計，來改善產品結合線與優化流動平衡問題。
效益
? 有效優化流動平衡，控制公模仁型芯偏移問題
? 消除結合線，預防產品破裂
? 符合產品外觀質量要求
? 生產良率由0% 提升至99.7%
案例研究
本案例藉由模流分析結果解析熱流道形式對流動平衡與模具鋼材、公模仁平移量，及利用正反操作側模具溫差觀察公模仁翹曲效應，進而評估各項差異并找出最佳組合參數，克服狹長幾何之公模仁所造成的潛在缺陷。第一部分，如圖三所示，分別以兩種熱流道形式觀察轉角溫度效應造成的流動不平衡，結果發現使用TypeA單流閥針，會導致內外兩側溫度分布差異，使熔膠在流道內發生轉角效應，導致流動并非完全平衡。而使用Type B雙流閥針式平衡度即獲
得改善，成功改善流動不平衡缺陷。
圖三 不同流道形式之溫度與流動波前比較
在第二部分，為了解決公模仁翹曲現象，團隊分別觀察模具鋼材、公模仁平移與正反操作側模溫對型芯偏移之影響。如表一 所示，以2234模具鋼材對型芯偏移之翹曲量最小，且透過公模仁材質與流動平衡分析，以2234流動平衡之結果最好，流動差異在80%以后趨于明顯，而內外兩側模腔內壓差異亦在此階段發生，如圖四所示。
展開 倒裝焊接（Flip chip）技術與原理
圖22 SEM/EDX 界面圖片
6）切片分析（ cross section）
切片（cross section)是用特制液態樹脂將樣品包裹固封，然后進行研磨拋光的一種制樣方法，檢測流程包括取樣、固封、研磨、拋光、最后提供形貌照片、開裂分層大小判斷或尺寸等數據。目的：電子元器件表面及內部缺陷檢查及SMT制程改善&驗證。 適用范圍：適用于電子元器件結構剖析，PCBA焊接缺陷，焊點上錫形態及缺陷檢測等
圖23 切片分析圖
7）紅外顯微鏡觀測，由于純硅片對于其吸收限1.06um以上波長的紅外線是透明的，因此在紅外顯微鏡下可以透過倒裝芯片觀測到正面器件版圖以及焊接凸點。如下圖觀測方法。
圖24 倒裝芯片中紅外顯微鏡觀測實驗裝置示意圖
紅外顯微鏡采用焦平面陣列探測器，能探測0.8um~2.4um波長范圍內的紅外線，同時，為了控制進入探測器的紅外線波長范圍，在探測器前放=有一個濾光片，可以選擇使用不同中心波長的濾光片，以得到最佳的圖像質量。如下圖為紅外顯微鏡下測倒裝芯片中鋁腐蝕模式
圖25 紅外顯微鏡下測倒裝芯片中鋁腐蝕模式
完成回流焊接及底部填充工藝后的產品常見缺陷有：焊點橋連 / 開路、焊點潤濕不良、焊點空洞 /氣泡、焊點開 裂/脆裂、底部填料和芯片分層和芯片破裂等。對于底部填充是否完整，填料內是否出現空洞，裂紋和分層現象，需要超聲波掃描顯微鏡（ C-SAM ）或通過與芯片底面平行的 切片（ Flatsection ）結合顯微鏡才能觀察到，這給檢查此 類缺陷增加了難度。底部填充材料和芯片之間的分層往往發生在應力最大 器件的四個角落處或填料與焊點的界面
總結：倒裝芯片在產品成本，性能及滿足高密度封裝等方面 體現出優勢，它的應用也漸漸成為主流。
展開 Moldex3D模流分析之Erteco利用Moldex3D驗證碳纖維膠帶助于強化塑料船只螺槳轂結構
后續Erteco也可藉Moldex3D做進一步的分析，優化新的制程條件并改善生產質量。
北歐知名橡塑料料商Erteco利用Moldex3D驗證碳纖維膠帶助于強化塑料船只螺槳轂結構
后續Erteco也可藉Moldex3D做進一步的分析，優化新的制程條件并改善生產質量。
Moldex3D模流分析之Virtual Extrusion Laboratory
? 比純實驗進行開發之方式更節省成本快速回饋分析結果
? 無設備損傷風險
? 安全有效的訓練方案
? 有助于選擇適切材料
? 有助于制程較佳化
? 提供優異之制程的問題排除工具
可應用的制程模擬
為方便使用者之選擇，Compuplast?公司研發出許多可套裝的制程模擬模組，這些套裝模組包含VEL?中適用于一般押出制程的各項模組之組合，可真實地模擬任何押出制程，舉凡押出制程中之螺桿模擬，常用之平板、圓形或異形模頭模擬，皆可利用此套裝模組用于制程的疑難排解及較佳化，并可用來研究制程條件、材料選擇及機械設計上的改變對制程所造成的影響，并依此來改進機械的設計，使制程較佳化，更是教學與訓練的好工具。
? 單螺桿設計(Screw Design)
? 平板押出(Sheet Extrusion)
? 澆鑄薄膜押出(Cast Film Extrusion)
? 押出涂布(Extrusion Coating)
? 吹膜成型(Blown Film Extrusion)
? 異型押出(Profile Extrusion)
? 管狀押出(Pipe Extrusion)
? 電線電纜涂布(Cable Coating)
? 押出吹塑成型(Extrusion Blow Molding)
? 橡膠及TPO押出(Rubber and TPO Extrusion)
? 醫學押出應用(Medical Multi-lumen tubing)
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
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。
TV｜首爾半導體進入三星Mini LED電視新品Neo QLED供應鏈
首爾半導體開發出的Wicop技術與傳統芯片CSP不同，可以直接在普通組裝線進行組裝，無需封裝制程。首爾半導體表示， Mini LED和Micro LED都可以采用Wicop技術。
而三星電子計劃在上半年導入可減少核心制程數的的RGB One Chip轉移技術。RGB One Chip方式無需對RGB單顆芯片一一轉移到基板，可以將RGB整合為一顆芯片。
若將RGB整合成一顆芯片，芯片大小就會比現有的RGB像素芯片變大，因此轉移難度相對會降低。芯片轉移到印刷電路板上的次數減少到三分之一，且制程縮短可以改善生產效率。還可以減少修補制程次數，從而降低產品單價。
目前，Mini LED電視的產品價格遠遠超過1億韓元（約合58萬人民幣），預計三星電子今年的Mini LED出貨量不到1000臺，很難在今年的電視市場上闖出占有率。據悉，三星電子的Mini LED產品The wall的Mini LED供應商為錼創和三安。
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CINNO于2012年底創立于上海，是致力于推動國內電子信息與科技產業發展的國內獨立第三方專業產業咨詢服務平臺。
展開 Moldex3D模流分析之藉助Moldex3D驗證制程效益提升車燈透鏡
大綱
隨著科技演進，塑料加工制程應用于光學組件越來越普及，而業界對產品精度的要求也越趨嚴峻。由于車燈透鏡產品的設計有肉厚不平均的特性(圖一、圖二)，因此利用傳統射出成型的制程，容易產生核心層與外表層散熱不一致以及內應力集中等問題，導致產品缺陷。為了有效克服此問題，高應大塑料精密加工實驗室團隊藉由Moldex3D射出壓縮成型模擬解決方案，探討使用射出壓縮成型制造車燈透鏡的成效。透過軟件仿真分析，該團隊了解射出壓縮制程對于塑料成型的整體影響，驗證新制程的可行性，確保產品尺寸精度。
圖一 汽車大燈透鏡 圖二 車燈透鏡3D圖
挑戰
光學性質欠佳
翹曲問題
體積收縮過高(圖三)
殘留應力集中(圖四)
圖三 透過Moldex3D充填分析溫度等位面分布圖，可以看到產品有嚴重的積熱和收縮問題
圖四 Moldex3D光學分析可以辨識殘留應力集中在澆口處
效益
透過Moldex3D塑料射出模擬分析與實際試模，成功驗證射出壓縮制程能有效改善車燈件質量。
改善體積收縮44%
降低翹曲量29%
殘留應力與光彈條紋均勻，光學性質大幅改善
案例研究
有別于一般傳統射出成型制程，射出壓縮成型具有以下優點：(1) 降低射出壓力 (2) 降低殘余應力 (3) 減少分子定向 (4) 均勻保壓減少不均勻收縮 (5) 克服凹陷及翹曲 (6) 減少成品雙折射率差 (7) 緩和比容積變化 (8)增進尺寸精度。
本案例希望藉由Moldex3D射出壓縮模塊來仿真分析驗證利用射出壓縮制程生產車燈透鏡的可行性，分別以產品翹曲量、體積收縮率及光學特性進行兩個制程的比較。
展開 Visual Components數字化工廠解決方案 衡祖仿真
一、業務營銷人員:概念可視化的新提案工具
1、輕松和顧客達到有效溝通
2、快速了解顧客需求并提出符合的解決方案
3、電子郵件在線預覽布局
4、顧客了解布局運作，充分取得信任
5、從設計到顧客端的共同語言
二、機構設計人員，平面設計實體化/測試時間大幅縮短
1、直覺式3D 設計
2、預覽生產線 ,實時確認設備問題點
3、減低不必要的資本投資和測試成本
4、有利制程優化與成本改善
5、空間利用率及產能確認
三、布局規劃人員:快速建立布局,可進行布局設計輕量化
1、即插即用的設備模塊
2、可自定義模塊參數
3、可重復使用的設備數據庫
四、現場工程人員
1、流程設計及改善
2、單站設備分析
3、全線產能分析
4、產能低落工作區標示
5、快速比較不同參數布局
6、成本效益分析的優異工具
五、程控人員
1、簡易可視化教導
2、應用逆向運動學于機器人脫機教學
3、設備模塊即插即用功能
4、可連接外部可控制程序(PLC)
六、決策主管:縮短決策流程
1、完整解決方案
2、開放性的3D客制化工具
3、高質量的設備圖表輸出
4、整合物流及機器人模擬的強大平臺
5、可和不同的資源管理系統進行整合
展開 