反轉翹曲，解決翹曲

■科盛科技歐洲營業處 / 林運融客戶經理

前言

厚壁塑膠產品成型過程中，最大的挑戰之一就是尺寸精度問題。本專案中汽車零件──塑膠鉤（圖1）在第一次試模時出現翹曲；即使調整了製程參數，翹曲問題仍然存在。

斯洛伐克科技大學材料科學與技術學院(MTF STU) 使用Moldex3D 研究翹曲的起因，並尋找可行的解決方案。最後根據Moldex3D 的翹曲分析結果，優化模具設計，成功解決翹曲問題，避免不必要的重工。

面臨的挑戰與應對

本次案例面臨的主要挑戰分別為「必須控制並降低過大的翹曲量」，以及「須在短時間內找到可行的解決方法」。對於上述提到的挑戰，MTF STU 團隊根據Moldex3D 翹曲分析，協助工具製造者尋找最適的解決方案，以修改模座設計。帶來的效益如下：
• 達到尺寸規格要求；
• 避免工具製造錯誤和重工所造成的成本浪費；
• 縮短校正問題的流程。

案例研究

肉厚產品的製造過程中，最大的難題是如何達到所需的尺寸精度。本案例目標為解決此塑膠鉤的翹曲問題。該產品的尺寸誤差容忍度為± 1.5 mm，但原始設計在鉤子區域的翹曲卻達到1.86 mm（圖2）。針對這類案例，一般程序是會先進行製程參數優化；然而在多次修改製程參數後，翹曲結果仍未見改善。因此工具製造商尋求MTF STU 的協助，藉由Moldex3D 的數值分析技術來驗證可能的解決方案。

後續以Moldex3D 進行以下研究計畫：
• 設計變更後的水路系統驗證；
• 氣體輔助成型技術應用的驗證；
• 模具設計變更，以達到成型產品所需的幾何和尺寸精度。

在此階段中，在模座加入數條冷卻水路及噴泉式水路（圖3、圖4），並藉由Moldex3D 評估水路系統的設計變更。然而這仍無法解決產品翹曲問題。

Moldex3D 冷卻分析結果顯示，原始的水路系統的冷卻效果已相當足夠，無須再添加額外的水路。一般而言，若使用氣輔成型技術，可有效改善肉厚產品的翹曲問題；因此MTF STU 接著模擬了數種氣輔方式（圖5）。然而模擬結果顯示，使用這些方法，模內的氣體流動都未得到最佳化結果（皆產生氣體指紋效應），充填、保壓和冷卻階段無法達到足夠的平衡，若要優化製程，就必須進行大規模的模具修改，有違初衷。