■Moldex3D/ 林秀春 協理
【內容說明】
充填對纖維配向的影響，纖維如圖1所示，圖2為在高倍顯微鏡下的纖維分佈。因模穴內融熔塑料的流動會影響玻璃纖維排列方向，可分為流動方向與垂直方向，沿著流動方向的玻璃纖維排列使製品機械強度較強，但若沿著垂直方向排列則強度會減少一半以上，並且不同纖維配向也會有不同的收縮行為，如圖3所示，箭頭方向的纖維配向分為別高收縮與低收縮，所以塑件收縮尺寸可能相差二倍以上。可參考每家材料商所提供的CLTE數據。透過纖維排向資訊，除了充填影響之外，可以預測更多結果：
- 收縮與翹曲變形行為；
- 機械性質（透過Moldex3D介面功能模組可將非等向性的熱與機械性質結果直接輸出給應力分析軟體，做進一步的結構優化模擬）；
- 其他非等向性性質。
現場射出機經螺桿塑化影響的纖維斷裂，纖維斷裂從螺桿塑化階段，一般PP塑料含玻纖量40%且平均長度7毫米的纖維，經過螺桿塑化過程後，平均長度僅剩下0.7毫米，因此纖維斷裂會受到成型條件設定的影響，如螺桿背壓、射出速度、澆口尺寸及噴嘴設計；所以真實射出模具所採用加纖的塑料應該用試驗模具進行實驗，以了解纖維在射出時會有的實際現況，方能掌握模具生產時的纖維的影響。Moldex3D軟體的模擬技術就是射出機從噴嘴進入流道、澆口到產品末端才能正確的計算纖維配向。
以實驗進行驗證
1980年Kitano更透過實驗來驗證此模型理論。高纖維濃度會導致熔膠黏度變高，更使得熔膠難以流動。Moldex3D根據此項理論進行研究，並多方加以驗證，發展出高準確性的纖維濃度預測技術短纖維高配向強度，在幾何複雜的塑件產品透過纖維排向可以更精確的定位縫合線位置。
透過Moldex3D介面功能模組可將非等向性的熱與機械性質結果直接輸出給應力分析軟體，做進一步的結構優化模擬。目前汽車產業正透過添加纖維的材料進行模擬相關實驗，期盼獲得輕量化的市場需求與優勢。Moldex3D軟體除了有預期纖維排向的能力，也能提供應力結構軟體更多纖維的結果項目，促使缺陷預測更加精確。
在產品厚度方向的網格層數，實體網格可以達到24層以上，將會是主要影響模擬精度的參數，掌握材料的特性也是非常重要。
美國專利五項 US Patents: 5#; 歐洲專利兩項 EP Patents: 2#; SCI投稿18項 SCI Papers: 18#
2014年度報告 – 輕量化材料研究與發展（美國能源部）
與美國GM合作，使用Moldex3D纖維配向預測研究專案，其結果發表於2014年的高分子複材(Polymer Composites)期刊。
