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成型缺陷不再是難題！模流分析為你揭秘解決之道！成型缺陷是塑料注塑過程中常見的問題，如翹曲、缺陷、氣泡等，這些缺陷會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。如果不及時(shí)解決，還可能導(dǎo)致成本增加和客戶投訴。模流分析可以應(yīng)用于各種注塑工藝，如單色注塑、雙色注塑、多射出注塑等。它可以預(yù)測(cè)成型缺陷的位置、大小和形狀，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)、材料選擇和工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

為解決這些難題，臺(tái)科大精密制造實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用Moldex3D模流分析軟件，評(píng)估開發(fā)模內(nèi)階段式射壓成型制程，是否能夠獲得較優(yōu)化的產(chǎn)品。 圖二 產(chǎn)品有兩處狹縫設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)不平衡情形首先藉由Moldex3D來進(jìn)行射出成型制程的分析。在凹痕指標(biāo)的分析中，圖三(左圖)顯示產(chǎn)品厚段處的凹痕指標(biāo)大，原因是內(nèi)部塑料溫度高，使得表面向內(nèi)收縮而導(dǎo)致凹痕。

CAE模流分析的產(chǎn)生，為我們的選擇提供更多參考。而模擬網(wǎng)孔流動(dòng)的準(zhǔn)確度能否保證，分析結(jié)果是否可信？在模擬網(wǎng)孔流動(dòng)時(shí)，又該注意什么？本文為網(wǎng)孔仿真分析提供一個(gè)實(shí)例。

圖一 有無使用重力作用之模流分析結(jié)果差異 圖二 不同逃氣間隙將影響流動(dòng)行為 圖三 使用不同水濃度，影響氣體發(fā)泡反應(yīng)速度透過Moldex3D PU化學(xué)發(fā)泡模塊的3D聚氨酯化學(xué)發(fā)泡制程仿真，讓使用者可藉由充填/熟化的分析，更容易評(píng)估適合的生產(chǎn)條件。

為了優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和成型參數(shù)，避免上述成型問題，業(yè)界已廣泛使用模流分析軟件進(jìn)行生產(chǎn)前的仿真分析；其中家電、機(jī)殼產(chǎn)品、3C產(chǎn)品為主的廠商，更將模流分析視為產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化流程。廣州今宏公司借助Moldex3D仿真分析，針對(duì)家電產(chǎn)品「播放器前蓋」(圖一) 進(jìn)行設(shè)計(jì)變更與成型參數(shù)優(yōu)化，成功幫助客戶改善產(chǎn)品變形問題，并縮短成型周期，達(dá)到節(jié)省材料與成本。

塑料成型產(chǎn)業(yè)中，利用CAE模流分析軟件驗(yàn)證及優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)已行之有年；然而在各家公司的CAE團(tuán)隊(duì)作業(yè)中，通常除了模流分析之外，也會(huì)同時(shí)運(yùn)用其他品牌的CAE分析軟件，例如結(jié)構(gòu)分析或其他制程分析軟件等。在同時(shí)使用多品牌分析軟件的情況下，常發(fā)生軟件彼此間的文件格式不相同、應(yīng)用程序操作接口流程也不一致等問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理、分享和備份不易等，并增加額外的管理成本。

塑料成型產(chǎn)業(yè)中，利用CAE模流分析軟件驗(yàn)證及優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)已行之有年；然而在各家公司的CAE團(tuán)隊(duì)作業(yè)中，通常除了模流分析之外，也會(huì)同時(shí)運(yùn)用其他品牌的CAE分析軟件，例如結(jié)構(gòu)分析或其他制程分析軟件等。在同時(shí)使用多品牌分析軟件的情況下，常發(fā)生軟件彼此間的文件格式不相同、應(yīng)用程序操作接口流程也不一致等問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理、分享和備份不易等，并增加額外的管理成本。

圖四 非匹配模座網(wǎng)格與分析結(jié)果從模擬到完全仿真工程師對(duì)于CAE的需求與期待永無止境。除了標(biāo)準(zhǔn)注塑成型制程的模擬分析之外，模流分析功能現(xiàn)已涵蓋射出壓縮成型、壓縮成型、金屬粉末注塑成型等特殊制程。短纖與長(zhǎng)纖的纖維強(qiáng)化復(fù)材在射出成型過程中的纖維排向與FEA集成分析，更是Moldex3D被公認(rèn)的先進(jìn)功能，并已獲得全球先進(jìn)汽車制造商與工程塑料廠商的一致認(rèn)同與采用。

在射出成型實(shí)務(wù)和模流分析比對(duì)過程中，最關(guān)鍵的執(zhí)行步驟便是需要盡可能讓模流分析輸入數(shù)據(jù)和真實(shí)世界射出過程的條件一致，其中愈顯重要的就是射出機(jī)臺(tái)作動(dòng)的模型建構(gòu)。傳統(tǒng)射出成型模擬將螺桿的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單純施加在熔膠上的速度與壓力，過度簡(jiǎn)化了塑料的流動(dòng)行為，并無完整考慮料管內(nèi)部高溫且具壓縮性的明顯變化(包括黏度及PvT)。

在模流分析中，開發(fā)出可呈現(xiàn)真實(shí)條件的FE模型至關(guān)重要。透過此方法，驗(yàn)證結(jié)果顯示射出成型仿真可建構(gòu)出良好的相關(guān)性，以預(yù)測(cè)壓力峰值。這些效益讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以在塑件、模具和制程開發(fā)時(shí)能做出自信的決策。身為全球領(lǐng)先的塑料供貨商，SABIC能提供先進(jìn)的材料數(shù)據(jù)，包括對(duì)于獲得準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不可或缺的D3黏度系數(shù)等，幫助客戶加速開發(fā)流程、減少重工，并將開發(fā)成本降到最低。

大綱為能大幅降低能源的消耗與成本的花費(fèi)，氣體輔助射出成型(GAIM)工藝在業(yè)界已逐漸被廣泛的運(yùn)用。以生產(chǎn)制造影像產(chǎn)品、機(jī)殼產(chǎn)品、電源產(chǎn)品和發(fā)光二極管(LED)的光寶科技也將此工藝技術(shù)應(yīng)用在其產(chǎn)品的生產(chǎn)上，并同時(shí)使用Moldex3D的氣體輔助射出成型(GAIM)模塊來進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證及工藝優(yōu)化。

要完整仿真該制程，必須結(jié)合FEA軟件LS-DYNA以及模流分析軟件Moldex3D，分別以CSM和CFD研究壓縮成型制程中的行為(圖二)。LS-DYNA負(fù)責(zé)計(jì)算原始的纖維墊形狀、溫度、應(yīng)力及非等向性材料性質(zhì)；接著這些計(jì)算結(jié)果將投射到Moldex3D，由Moldex3D接手完成壓縮成型分析(圖三)。

，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度成功獲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證??多材質(zhì)產(chǎn)品翹曲，需考慮前一射嵌件影響??產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期困擾的耳流仿真新黏度模型有解了??導(dǎo)入新發(fā)泡預(yù)測(cè)模型，氣泡收縮行為將無所遁形??如何用最少時(shí)間找出最佳產(chǎn)品幾何設(shè)計(jì)??如何用CAE工具設(shè)定熱塑性射出成型制程??進(jìn)階模內(nèi)裝飾模擬技術(shù)縮短開發(fā)周期??模流分析應(yīng)用注塑壓縮成型提高車燈透鏡質(zhì)量案例...

吹穿瑕疵 (Breakthrough Defect)核芯層材料的吹穿現(xiàn)象是常見的共射產(chǎn)品瑕疵，其產(chǎn)生的位置與時(shí)間可藉由模流分析協(xié)助來預(yù)測(cè)并減少發(fā)生率。核芯層材料的吹穿現(xiàn)象是由于噴泉流行為而產(chǎn)生，由于核芯層材料會(huì)沿著塑件中心流動(dòng)，并在波前推擠皮層材料，如果皮層材料在達(dá)到充填結(jié)束前便已停滯，則核芯層材料將會(huì)穿透塑件表面。

注塑單元注塑保壓階段之制程數(shù)字分身 注塑成型實(shí)務(wù)和模流分析比對(duì)過程當(dāng)中，最關(guān)鍵的執(zhí)行步驟便是需要盡可能讓模流分析輸入資料和真實(shí)世界注塑過程的條件一致。其中愈顯重要的是注塑機(jī)臺(tái)作動(dòng)的模型建構(gòu)。以注塑成型注塑單元來看，螺桿內(nèi)部有進(jìn)料區(qū)、塑化壓縮區(qū)與計(jì)量區(qū)；如圖 1 所示，借著螺桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊后退，將固體塑料往噴嘴端送，期間塑料由固態(tài)變成熔融態(tài)，累積于螺桿前端準(zhǔn)備注塑。

圖一 HCG小便斗電磁閥圖二 產(chǎn)品唇面位置與厚度范圍挑戰(zhàn)成型高精度唇型表面要求外觀完美無缺陷減少產(chǎn)品內(nèi)部真空泡解決方案新鷹精器導(dǎo)入Moldex3D模流分析，判斷最佳的澆口位置與優(yōu)化制程條件，成功改善產(chǎn)品的缺陷。

吹穿瑕疵 (Breakthrough Defect)核芯層材料的吹穿現(xiàn)象是常見的共射產(chǎn)品瑕疵，其產(chǎn)生的位置與時(shí)間可藉由模流分析協(xié)助來預(yù)測(cè)并減少發(fā)生率。核芯層材料的吹穿現(xiàn)象是由于噴泉流行為而產(chǎn)生，由于核芯層材料會(huì)沿著塑件中心流動(dòng)，并在波前推擠皮層材料，如果皮層材料在達(dá)到充填結(jié)束前便已停滯，則核芯層材料將會(huì)穿透塑件表面。

透過Moldex3D 之模流分析，可明顯比較出傳統(tǒng)射出成型與射出模內(nèi)壓縮成型兩者制程對(duì)于形變以及殘留應(yīng)力之影響。圖1：射出成型之底部位移圖2：射出模內(nèi)壓縮之底部位移 結(jié)果與討論1.

除了傳統(tǒng)注塑領(lǐng)域，對(duì)于進(jìn)階制程如共射/雙射成型、氣/液體輔助注塑成型、發(fā)泡注塑成型、粉末注塑成型、樹脂傳遞模塑成型甚至集成電路封裝，本書都多所著墨。透過此書，讀者可以快速學(xué)習(xí)到模流分析對(duì)成型產(chǎn)業(yè)的重要性與實(shí)際應(yīng)用，并利用此一理論平臺(tái)協(xié)助開發(fā)者整合應(yīng)用成型與設(shè)計(jì)知識(shí)。