■科盛科技
前言
雙射射出壓縮成型(2K-ICM) 製程具備很大的潛力，適用於體積及表面大且複雜的塑膠件成型。由於許多因素的交互作用，2K-ICM 製程容易出現凹痕等外觀缺陷。因此本案例目標為借助Moldex3D 來呈現2K-ICM 的模擬架構，以觀察肋條產品幾何的重要製程現象，並探討哪些幾何和製程因素會造成凹痕。經由Moldex3D 完整的模擬驗證，可大幅降低選擇機台、材料以及優化模具設計及製程所需的試誤時間和成本，使SABIC 能將2K-ICM 製程帶來的效益最大化。
面臨的挑戰與應對
目前面臨的挑戰主要有三，一是「缺少對2K-ICM 的充分了解」，二是「2K-ICM 的設計和製程都相當複雜」，三則為「凹痕問題」。對於上述提到的問題，透過Moldex3D 多材質射出成型模組(MCM) 可無縫捕捉第一射及第二射的熱歷程，達到全面性的模擬。預期可帶來以下幾項效益：
• 能考量第一射的熱歷程，增強開發複雜的2K-ICM製程能力。
• 將實驗試誤的次數降到最低。
• 優化產品設計，以達到較佳的生產能力。
• 將設計階段的複雜成型製程和製造成本最小化。
• 有助於選出適合的機器、縮短上市時間和評估產品設計的複雜性。
• 縮短整體產品製造週期。
• 有模擬結果的輔助，更有信心能為客戶提供較佳的解決方案。
案例研究
目前製造大型塑膠件的趨勢，多以熱塑性材料解決方案取代熱固性片狀預浸材(SMC)，應用範圍包括車身面板、貨車側導流板、全景天窗等等。原因是與SMC相比，熱塑性材料有更佳的設計彈性、輕量化、可結合兩種以上的部件功能等優點。而雙射射出壓縮成型(2K-ICM) 技術在產業間的運用也愈趨頻繁，然而其模擬方法卻相對欠缺，尤其針對優化製程以獲得理想最終成品的技術。SABIC 研發工程師Raghavendra Janiwarad 利用Moldex3D 進行2K-ICM 模擬， 以優化產品設計和外觀。
圖1：本案例分析流程
圖 2：本案例的2K-ICM 產品 圖 3：第一射的凹痕模擬結果
本案例目標為透過模擬技術，捕捉2K-ICM 產品的外觀、翹曲和溫度分部等資訊。其中第一射的產品含有厚度不均的肋條設計，SABIC 希望在第二射中探究其長度尺寸和熱效應之影響。模擬流程如圖1 所示。Moldex3D 對第一射( 傳統射出成型) 的模擬結果顯示，當肋條厚度增加時，凹痕情況就會愈明顯（圖3）。SABIC 團隊並發現，肋條越厚，就有越高的熱質量。此現象會導致較陡的熱梯度和較高的局部體積收縮不均（圖4）。
接下來SABIC 進行第二射（射出壓縮成型）的暫態溫度模擬。透過Moldex3D，可以在第二射模擬中捕捉到第一射的溫度歷程。第二射的模擬結果也提供兩射接觸面溫度演變的詳細資訊（圖5）。交界面在第一射時溫度達到170ºC，代表第一射PC 有再熔融的現象，而這樣的細節是不容易透過實驗量測觀察到的。
第二射熔膠的熱傳導加上第一射肋條的效應，使得第一射產品中段（圖6 中的4 號位置）及兩射交界面（圖6 中的3 號位置，這裡也是觀察到再熔融處）也都產生熱質量。
結果
Moldex3D 可將第一射的溫度歷程與第二射無縫連結，多材質射出(MCM) 模組可針對2K-ICM 製程提供細微現象的洞察，而這些是透過實驗難以獲得的資訊，包括雙射交界面的詳細資訊、第一射再熔融現象發生位置、以及會影響產品外觀和翹曲的幾何特徵等。這樣的模擬結果對於與2K-ICM 應用相關的過程優化，以減少或消除零件翹曲和表面缺陷，具有相當價值。■
圖4：體積收縮模擬結果 圖5：第二射的模擬結果可呈現兩射接觸面溫度演變的詳細資訊
圖6：雙射產品溫度變化
