■科盛科技 / 黃亭云 行銷專員
前言
隨著氣候變遷日趨嚴重，企業開始面臨越來越大的壓力，亟需解決ESG（環境保護、社會責任、公司治理）問題，在獲利能力和社會影響之間取得平衡。國際間許多環境政策也在刺激企業往綠色經營的方向邁進，包括美國電子產品環境影響評估工具(EPEAT)、美國2035年前實現100%只購買零排放汽車(ZEV)政策，以及歐盟的循環經濟行動方案等。使用回收材料製造產品，並實現「可再生性設計」也成為一項重要的商業目標。例如汽車產業中，福特一直在使用海洋塑料來替代汽車零部件；戴爾則開發了更易於回收的電腦，並計劃到2030年前至少使用50%的回收原料製造所有產品。
儘管可再生性設計的概念目前已有許多成功實例，但其仍是一項極具挑戰性的任務。設計師在產品設計過程中，很可能會遇到以下問題：
- 如何找到與原生塑料具相似特性的合適回收材料；
- 使用再生材料時，如何減少生產上的不確定性；
- 如何驗證正確的產品設計並確保產品品質；
- 如何降低製造過程中的重工和廢料成本。
這些問題乍看或許很令人傷腦筋（事實上也的確如此），但只要使用正確的工具，事情就會變得簡單許多。
Moldex3D材料中心，提供精確的再生料數據
在設計階段選擇理想的材料，對於降低生產失效率和保證良好的成型性能至關重要。然而由於再生塑料的分子結構分解和回收次數，使其物理特性與原始材料差異很大。若要克服這項困難，可以向Moldex3D材料中心提交材料測試需求，該中心擁有ISO 17025認證，並配備一系列高品質的量測儀器（圖1），可協助企業取得準確的材料數據。
Moldex3D專家會針對客戶提供的再生材料和原始材料進行量測。透過客製化的APP可獲得所需的材料資訊，其中包括5種不同混合百分比的剪切黏度，以及剪切黏度如何受回收次數的影響，幫助客戶找到與原生塑料具有相似加工特性的混合材料。
這些材料資訊可應用在CAE模流分析中，以確保更精確的模擬結果。以下段落將進一步說明。
Moldex3D模流分析軟體，模擬成型結果、解決潛在缺陷問題及驗證可再生性設計
在進行新產品設計時，我們需要考慮很多面向：
- 產品的可製造性設計(DFM)
- 產品是否符合品質標準？
- 是否有潛在的設計問題（收縮、翹曲、凹痕、內部應力等）？
- 這是最優化的設計嗎？
可再生性設計使得整個過程更加複雜，原因是回收材料的特性與原生塑料不同，並且對成型結果影響甚鉅。此外，許多傳統的設計和製造方法，如嵌件成型和黏合等，也必須由可再生性設計技術取代，以製造循環塑膠產品。以往我們需要進行大量模具測試，並依賴模具製造商的經驗，才能夠找到合適的設計；但現在只要借助Moldex3D模流分析軟體，並擁有準確的材料數據，即可輕鬆達成以下目標：
- 驗證可再生性設計 (DfR)；
- 找出材料特性導致的潛在設計問題；
- 找到最優化的解決方案。
這些都能在試模前完成！以圖4為例，圖中顯示使用再生料時的常見問題。PP_R100（回收料）的黏度高於原生塑料PP，原因是回收已改變了它的材料特性。
經由Moldex3D模擬（圖5）得知，再生料的熔膠流動速度比PP慢得多，導致嚴重的流動遲滯，產品末端可能會出現短射。
得知上述資訊後，我們可以修改加工條件（熔膠溫度、模具溫度、流速等）以調整黏度曲線（圖6），使其與原始材料PP的結果相似，以避免潛在的設計問題。
當以新的加工條件和黏度再次進行模擬時，可以看到流動遲滯得到了改善（圖7）。
Moldex3D模流分析軟體還可預測塑件翹曲（圖8），讓使用者能夠根據模擬做出適當的設計決策，以預防潛在的成型缺陷。
結語
在模擬和驗證產品設計之後，以適當的方式儲存數據也是至關重要。整個成型工作流程中，涵蓋了大量寶貴的數據和經驗，包括材料特性、機臺規格、Moldex3D CAE分析專案、模具資訊、試模條件和成型結果等。這時就需要Moldex3D iSLM，專為模具設計和塑膠工程打造的雲端數據管理平臺，可幫助企業儲存、管理和運用大數據庫。無論有多少回收料需要加工，iSLM都可以幫助企業確實存取關鍵數據，以備將來使用。
透過取得準確材料數據並善用模流分析軟體，即能驗證可再生性設計，並用最少的試模次數找到最優化的解決方案。更重要的是，透過減少試模過程中廢料和重工成本來簡化生產，將可實現永續發展的願景。
