■科盛科技 / 王智偉 博士
模流於塑膠加工產業升級所扮演的關鍵角色
現今全球技術發展快速導致許多產品的生命週期不斷縮短，但對產品的需求量卻又不斷增加，為了能夠因應這種變化快速又需要大產量的大時代趨勢，高分子加工製品成為了必要的存在，縱觀全球產業如：汽車、航太、建築、3C 甚至是醫療業等都可以看到高分子加工製品的身影，而且占整體產品的比例不在少數，而這類產品的生產多半運用所謂的射出、押出、熱壓等多不勝數的成型技術生產，其中射出成型技術具有大量生產以及快速這些優點，最為被業界所喜愛，以及能夠生產較為複雜的產品部件，到目前為止射出成型依然是業界主流。
然而塑料種類繁多，因產品功能以及工藝要求的多樣性，以致於每個型號塑料的材料特性均是獨特且不同的。且塑料在成型過程會經歷加熱熔融、形變、壓縮、冷卻固化等複雜過程。模流分析中的材料模型與參數的正確性更直接影響仿真的準確性。因此瞭解塑料特性變化與模流分析的關聯性除了是模流分析成敗的關鍵，更是掌握工藝技術與提昇產品質量的重要工具。
科盛科技材料研究中心
材料研究中心主要以材料的量測， 以及幫助Moldex3D 用戶建立自家公司的材料資料庫為主。有鑑於此，科盛科技花費巨資，量身打造材料研究中心，從基本材料的基本特性到如何量測精準的CAE 參數。目前實驗室的設備包含：量測熱塑性材料黏度的毛細管流變儀、熱固性材料黏度的平板流變儀、熱塑性材料比容的PVT、熱固性材料的PVTC、材料熱性質的DSC、材料機械性質的拉伸機，以及熱膨脹係數的TMA。
同時科盛也投入不少資源於發展特殊製程模組如聚氨酯發泡(PU foaming) 與樹脂灌注轉注成型RTM，因此也採購了可量測PU foaming 發泡動力與反應動力的FOAMAT，以及纖維布滲透率的EASYPERM。
塑膠高分子的黏彈性質極其複雜，其對於許多現象的影響也可以非常顯著，諸如正向力、剪切力等影響。所以了解物質的黏彈效應對於在射出成型製程當中保有良好品質甚至於產品的品質都相當地關鍵。塑膠高分子黏彈性的效應在不同的溫度與剪切變形下，黏彈性質均不同。如果僅使用一般流體及彈性模型，要正確地描述黏彈及相關性質在成型過程中的變化與行為是非常困難的。為了讓材料性質對產品的品質與結構的影響更逼近真實，考慮材料的黏彈特性是有其必要性的。尤其是在翹曲變形分析的環節，在冷卻過程中，不同區域的溫度也會隨著時間而變化。而溫度的分布對於翹曲變形有著非常顯著的影響。如果能夠考慮塑料的黏彈性質，則翹曲變形分析的結果將可以更接近真實成型中的熔膠流動行為。
近年來科盛致力於發展黏彈理論於射出模擬的應用，因此了解材料行為以及取得準確的模型參數扮演極關鍵的角色。目前中心有引入可量測熔融態黏彈性質的平板流變儀、可量測拉伸黏度的夾具，以及可量測材料動態機械性質的DMA，可提供Moldex3D 黏彈分析(VE) 模組所需之材料參數，協助使用者更方便的觀察模穴中塑料產生的變化，並進而與翹曲分析及光學分析模組整合進行更進階的分析，讓軟體用戶能夠更精準的預測製程時會發生的問題以利解決。
圖1：實驗室設備（一）
先進理論與量測技術的開發
該中心也同時有進行材料流變相關研究以及量測儀器的開發，由於材料的發展與創新日新月異，越來越多的先進材料被發明並真實運用在產業上，若一直使用舊有的量測技術或是數學模型，而沒跟著時代前進是很危險的。對此，科盛科技材料研究中心對於塑膠材料行為描述的研究，以及量測技術的開發，可說是相當完備。
此外，材料研究中心也與多所頂尖學術單位以及多個業界單位共同合作，一起研發新的量測技術：
• 樹脂灌注轉注成型(RTM) 中纖維的滲透率(permeability) 是決定樹脂充填阻力的重要指標，科盛與清華大學化工系姚遠教授合作，探討滲透率學理與量測方式。
• 高功能性工程塑料因為其加工溫度往往需要超過300 度，材料在高溫段的PVT 特性也需要被考慮到，因此科盛與雲科大合作開發高溫PVT，以應付不同需求。
• 熱塑性玻璃纖維氈(GMT) 在壓縮成型製程中的流變性質非常複雜，傳統的量測方式如平板流變儀無法完整取得成型過程材料變化，因此中心與淡江大學化材系黃招財教授合作，建構壓縮流系統，共同探討GMT 的流變性質。
圖2：實驗室設備（二）
ISO/IEC 17025 認證
科盛科技(Moldex3D) 材料量測中心也積極的與國際接軌，在2017 年也邁向了國際級認可的實驗室，成功的獲得了ISO/IEC 17025 認證，肯定其在剪切黏度、比熱容量、動態黏度等方面的量測能力，符合國際認證標準。ISO 17025 是國際標準組織(ISO) 與國際電工委員會(IEC) 共同頒布的國際標準，適用於所有執行試驗或校正之所有實驗室。幾乎全球所有的國家標準機構和認證機構，都已經通過ISO 17025。而Moldex3D 材料量測中心的技術能力，也在2017 年12 月25 日通過全國認證基金會(TAF) 的ISO 17025認證。Moldex3D 獲得ISO 17025 認證，代表其材料量測能力符合國際要求，日後所提供的檢驗報告更能獲得客戶的信賴，而在評鑑過程中，也提升了內部技術人員的數據處理能力，以及材料量測中心的技術和管理水準。未來Moldex3D 材料量測中心也會持續改善品質管理系統，並且每年至少執行一次管理審查，以提高在檢驗機構市場的競爭力。■
圖3：特殊製程PU(Foamat) 與RTM(EASYPERM) 量測儀器
圖4：塑料的黏彈性質量測設備：DMA（固態黏彈）、Rotational Rheometer（熔融態黏彈），及SER（拉伸黏度夾具）
