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圖五 設計 變更組 1(右)總翹曲變形量比原始設計(左)稍大 由于產品兩側肉厚不同，導致流動行為與體積收縮不均，即使進行設計變更組1，產品變形也無法獲得明顯改善，因此修正產品肉厚設計為下一步主要的變更方向。 設計變更組2(Revised 2)沿用原始設計組的兩點進澆方式，進澆位置也保持一致，水溫則調整為25°C (同設計變更組1)。

圖三 在新的產品設計中，將收縮最高的部位減料一半圖四 Moldex3D可準確預測包封位置，并用來設置合適的排氣位置設計變更之后，再以Moldex3D模擬原始設計和優化設計。原始設計的翹曲分析結果顯示出，產品肉厚處會有較高的收縮率，導致翹曲量過大(圖五)。而由于肉厚改變的設計變更，翹曲量大幅縮減了40%(圖六)。

圖五 原始設計：存在充填不平衡問題圖六 設計變更：將前弧處澆口加大圖七 設計變更后的充填情形經由CAE模擬原始設計和實驗法設計翹曲變形量，得到的結果可看出，加總實驗設計法之最佳參數與模具設計改善后效果，可將翹曲改善率提升17.28%。

STU使用Moldex3D IM模塊仿真并找出造成產品缺陷的根本原因。Moldex3D GAIM模塊也用于評估新導入的氣輔制程是否能有效解決問題。首先STU對照原始產品設計的Moldex3D射出成型模擬與試模結果，發現二者相符。軟件除了正確預測出翹曲趨勢，軟件仿真的內部真空泡位置也與實際上產品體積收縮高的區域一致。根據仿真分析顯示，產品肉厚肋條處的積熱現象是造成上述產品缺陷的主因。

最終，工具制造商同意根據模擬結果進行模穴的設計變更，但相較于傳統維持產品外部輪廓，重新配置肉厚、肋條的方式，他們僅根據Moldex3D的翹曲分析結果，來反轉翹曲歷程，進行幾何的設計變更(圖六)。圖六 模具設計變更過程：灰色為原始模具設計，藍色則為反轉模具設計結果顯示，經過此模具修改之后，已可達到鉤子所需的尺寸(圖七)，表一則為原始及修改模具后的尺寸量測結果比較。

表三 實際射出產品翹曲量測數據結果本研究利用Moldex3D模流分析軟件成功優化大型圓籃設計，肋厚從3mm減至2.5mm，實現厚度縮減與參數優化目標。結果顯示，經優化設計之產品仍可承受35kg載重，體積與質量減少22.75%，翹曲總位移減少28.1%，體積收縮率則減少11.8%。

由于產品是設計師椅，模具已制造且無法更改設計。因此為了讓椅子能夠達到規定的承重力，就必須進行制程參數優化。原始設計的分析結果顯示，氣輔切換時產品肉厚和肉薄處中心點的溫度差異小于2°C(圖一)。換句話說，由于肉薄與肉厚處的流動阻力相近，因此氣體容易進入肉薄處(造成指紋效應)。同理當兩個區域的溫度差異較大時，氣體將不會進入肉薄區。因此若增加氣體延遲及充填、保壓時間，將可幫助制程優化。

根據Moldex3D的模擬結果(圖五)，變更后的設計可有效改善翹曲位移情形。 圖四 設計變更模型 圖五 設計變更后的X軸變形 接下來，光寶科技以實驗驗證模擬結果。如圖六所示，模擬分析及實驗結果都指出原始設計有明顯變形。相較之下，設計變更后的產品(圖七)則沒有明顯的收縮區域，翹曲問題已獲得大幅改善。

然而由于 8 秒的冷卻時間會導致較嚴重的翹曲 ( 根據圖三的結果所示 ) ，此設定并不可行。 接著一樣使用Minitab來找出四項因素中，何者對線性收縮的影響最大。根據圖七的結果，保壓壓力是最大的影響因素，其次則依序是冷卻時間、熔膠溫度和充填時間。 由于8秒的冷卻時間會導致過高的翹曲量，因此必須在減少翹曲和線性收縮之間作取舍。

翹曲測量點與U型、反U型翹曲從Moldex3D的分析以及實驗結果中可發現，在固定公模溫度較高時(30-75°C, 45-75°C, 60-75°C)，長平板以反U字型翹曲，而對于突變平板而言，反U字型的翹曲量更甚，其原因為突變平板在母模面的肉厚掏空造成收縮時體積較少，導致收縮時產品靠公模面的收縮較大。而溫度變異方面可看出，雙邊溫度差越大對于產品翹曲影響越大。

如圖九的分區圖所示，和其他的九個項目相比，項目10(最優化項目)的翹曲量最小，同時線性收縮也相對較小。 圖九 最優化專案(專案10)DOE模擬結果(圖十、圖十一)顯示，此產品翹曲和真圓度都已大幅改善。翹曲量約改善了20%至30%，同時線性收縮仍控制在約0.6%至0.7%。

圖二 原始設計(左)與修改后的設計(右)透過Moldex3D射出模塊，和碩發現因薄件導致澆口壓力過大，達到135MPa。因此他們決定考慮縮短澆口長度，并使用Moldex3D驗證原始及修改后的設計(圖三)，結果發現Case 3的產品設計，壓力損失減少了8.3%，廢料也減少13%，因此和碩決定采用Case 3作為較優化的設計。

CAE模流分析101招-第 37招、產品設計之厚度篇~【肉厚影響篇】▎Moldex3D/林秀春 協理【內容說明】產品厚度設計會影響模穴內流動的趨勢，而透過模流 軟件掌握精確的分析網格就能掌握正確的分析結果 （如圖1）圖1：精確的分析網格并決定產品肉厚值，以藉此改善射出流 動所造成的問題，如結合線、包封、流動不平衡等。

本文即著重在塑膠產品設計階段，說明如何透過模流分析找較佳的產品設計，藉此預先排除潛在問題，使產品能順利量產。圖1：肉厚變化時的建議設計準則 Moldex3D SYNC大幅簡化CAE分析的工作在產品設計階段，通常會有可制造性(DFM)的規范檢查；而常見的DFM項目包括塑膠材料的預放值、拔模角度、是否有倒鉤，也會有建議的肉厚設計、肋條或突起(boss)設計，以及公差等等。

圖五是已通過DFM檢查的原始產品模型，圖六則是一開始的模擬結果；從流動分析來看，連接器兩側都有流動不平衡的現象。圖七則為翹曲變形結果，此翹曲情形會造成排針無法正常插入，必須在生產前改善。從原始設計剖面來看，兩邊厚度不同，而較厚的那端可進行些微的厚度修正。推測改變厚度可以改善流動平衡與翹曲 (仍須做結構強度分析)，卻無法判斷應修改多少才能達到最佳厚度。

若核心料穿透距離大于臨界值，就能夠大幅改善翹曲情形。藉由Moldex3D模流分析軟件的幫助，云科大成功優化制程條件，并解決了翹曲問題，有助于未來多材質共射成型的研究。

圖四 不同核心料比率和控制因素下的S2-S1翹曲結果 結果 Moldex3D共射出模擬結果，讓云科大團隊能夠有效預測共射成型中的核心料穿透行為，順利解決成型問題。實驗結果也證明Moldex3D的預測具有相當高的準確性(圖五)。這項成果對云科大未來的研究計劃有很大的幫助。未來在嘗試使用不同塑料材料的皮層料和核心料，以達到多功能復合結構成品時，也預計導入Moldex3D進行研究。

圖一 以十層六角柱網格建構三維網格模型(左)以及流道系統(右)圖二 精密射出成型之Alvarez鏡片(左)及其表面變形可視化結果(右)由于本案例主要目的為驗證模擬結果(圖三及圖四)，因此并未針對原始設計作變更，預期在往后的研究才會進一步優化此精密射出產品的設計。

圖四 不同核心料比率和控制因素下的S2-S1翹曲結果結果Moldex3D共射出模擬結果，讓云科大團隊能夠有效預測共射成型中的核心料穿透行為，順利解決成型問題。實驗結果也證明Moldex3D的預測具有相當高的準確性(圖五)。這項成果對云科大未來的研究計劃有很大的幫助。

本案例中，威仕實業運用Moldex3D Professional解決方案，模擬原始設計的傳統射出成型條件(圖一)。翹曲分析結果與實際產品狀況十分接近，都有嚴重變形問題(圖二)。要解決此問題，就必須先找出產品變形的成因。透過Moldex3D的分析，發現產品兩端有很大的溫度差異，導致產品內部收縮率大于外部，因而產生變形(圖三)。