東陽實業成功克服車用霧燈表面缺陷的對策

■科盛科技

前言

本案例的塑膠射出成型之車用霧燈組件（圖1），出現外觀缺陷問題（圖2）。由於此產品為汽車內飾件，因此必須防止結合線出現在表面。另外，鎖附機構的結合線，也不能出現在外觀表面。東陽團隊透過Moldex3D 模流分析探討澆口配置對於結合線位置與縫合角度的影響及改善，並透過調整肉厚，改善母模包封問題，成功改善產品外觀品質。

面臨的挑戰與應對

本次案例面臨的主要挑戰分別為「如何避免產品外觀產生縫合線」，以及「找出有效的優化設計以解決包封問題」。對於上述提到的挑戰，東陽團隊藉由模擬分析不同流道配置及調整肉厚，優化流動行為，避免在產品外觀產生縫合線。另外，根據Moldex3D 的流動分析結果，東陽團隊調整了角落處的肉厚，也使包封和縫合線位置獲得改善。
帶來的效益如下：
• 有效解決結合線、包封在產品外觀上的缺陷。
• 避免多次的修模成本。
• 加速設計決策。

案例研究

本案例之車用霧燈產品研發，分為設計和試模兩階段。兩階段都依不同目的應用Moldex3D 模擬技術。在製模前的設計階段，模擬目的為驗證澆口設計及預測潛在外觀缺陷。在澆口設計部分，共需驗證三組澆口類型，包括不同的澆口數量、澆口位置及水路配置等。設計決策的標準在於成品的縫合線和包封數量，表面缺陷最少的設計將被視為最優化的產品。製模及完成第一次試模後，則以模擬技術驗證實際試模的產品。此外，藉由分析試模產品上觀察到的缺陷，以找出造成缺陷的根本原因和有效解決方案（圖3）。

使用Moldex3D 進行的第一個任務為澆口設計驗證。如圖4 所示，Type A 的設計中，於產品下方中間處單點進澆；Type B 也是單點進澆，但進澆位置改為下方右側；Type C 則為左右兩側，兩點進澆。完成所有設計的分析後，進一步觀察縫合線及包封是否出現在醒目的地方，以作為最終設計之參考。根據圖5 的比較表，Type B 的縫合線和包封問題最輕微，故以此設計作為外觀最優化的設計選擇。

縫合線的角度通常會用來作為評估縫合線品質的指標之一。在原始的厚度設計中，縫合線角度約為120 度；在經過厚度設計優化後，縫合線角度改變為140 度（圖6），代表縫合線變短且較不明顯。製模且完成第一次試模後，實際試模的產品來驗證模擬結果。圖7 的不同充填比例圖顯示，模擬結果與實際試模的短射產品相當一致。然而在第一次試模時，仍在產品表面觀察到包封現象。此包封出現在母模面，無法以排氣方式排除。波前分析顯示角落區域流動得比四周還要快，與試模結果相符。根本的原因則是幾何特徵中的導圓角，使得該部位肉厚(3.5 mm)大於產品主要肉厚(2.5 mm)，因此肉厚區有較小的阻力，而流動較快。

因此東陽團隊提出在3.5 mm 肉厚處偷薄的解決對策，並以Moldex3D 驗證（圖8）。偷薄處的流動波前結果如圖9 所示，此設計會多出兩條縫合線；但因為縫合線位置在看不到的區域，因此是可接受的。

接下來以新的偷薄設計來修改模具，試模後並再次確認包封和縫合線問題，結果也與模擬結果相符。因此透過肉厚處偷薄設計，成功解決包封問題，且新增的縫合線在看不見的區域，也是可接受的狀況（圖10）。

結果

本案例顯示，在產品的澆口設計及試模後的缺陷分析階段，都應用了Moldex3D 的模擬技術，且第一次試模結果也證實了模擬的準確性。然而不均勻的厚度仍導致了包封現象，且因為包封位於表面，而無法以排氣方式解決。此時再度使用Moldex3D 進行模擬，驗證在肉厚區偷薄的方式是否能成功解決問題，以避免後續重工、浪費成本。最後東陽團隊藉著優化產品肉厚，成功解決車用霧燈組件的包封等外觀難題。■

圖1：本案例之霧燈組件圖2：藍色區域為有明顯外觀問題的部分
圖3：各研發階段的主要目標圖4：產品外觀品質需求及三種不同進澆設計