■科盛科技/ 楊文禮Venny
最新模流分析產業應用案例
歷經逾半世紀的發展，從傳統的2D到突破性的3D真 實三維模擬，CAE模流分析技術的應用持續擴展，以 滿足各種先進塑膠設計及製造需求。在智慧製造浪潮 的推波助瀾下，標榜提升產品品質及開發效率的模流 分析再度受到矚目。作為3D模流技術的先鋒，科盛科 技(Moldex3D) 持續專研射出成型理論及結合實務，以 更高的模擬精度和廣度，協助全球產業快速接軌智慧製 造。
為了深入了解模流分析技術在產業應用的實際情形， Moldex3D於2012年起開始舉辦『全球模流達人賽』， 提供一個舞台讓工程師分享如何應用模擬分析克服生產 挑戰，實現原先不可能實現的設計；不管是來自印度的 Dura Automotive利用翹曲分析解決汽車車窗件組裝問 題，或是德國BASF料商結合氣體輔助成型模擬和結構 分析，成功減輕椅子重量，這些來自世界各地的參賽作 品充分展現了模流分析的應用廣度和深度，也再次應證 該技術在全球產品設計及製造流程中，佔有重要的一席之地。本篇文章特別精選幾篇2018『全球模流達人 賽』的獲獎案例，與您分享全球模流分析的最新應用 進展。
產品類別一：汽車
研究產品公司：DURA 案例(圖1)：利用模流分析克服汽車窗戶包邊件的翹 曲問題。
案例描述:本案例產品為汽車窗戶的包邊件，包含三 個嵌件：透明玻璃、玻璃滑道 (GRC)及小的鋁嵌件。 玻璃滑道的變形造成產品無法滿足間隙面差的要求， 進而導致組裝困難。
Dura Automotive 工程師利用 Moldex3D 找出變形 的主因，由於PVC厚壁和GRC接觸，導致產品功 能問題。 Dura Automotive 工程師於是利用 ABS 嵌件來減少產品厚度與變形，同時保有強度。透過Moldex3D 模擬工具輔助，Dura Automotive 能有效 優化產品設計，進而改善翹曲，順利進行產品組裝。
解決方案 Dura Automotive 利用 Moldex3D 檢視造成產品變形 的原因。根據模擬的結果顯示，共有幾個原因導致玻 璃滑道變形:
1) PVC壁面接觸GRC
2) 積熱導致高收縮
3) 體積收縮不均
4) 冷卻不足。
Dura使用Moldex3D驗證產品設計變更方案，發現 將ABS嵌件放在肉厚處不但不會減弱產品強度，同 時能減少 GRC 厚度近 85%。 Moldex3D 協助 Dura Automotive找出影響變形的原因，並且驗證優化後 的方案是否能有效降低翹曲、凹痕及優化成型週期。
效益
●改善流動平衡
●降低X方向變形量80%，滿足間隙面差需求，順利進行組裝
●消除凹痕 ●縮短冷卻時間66%
●縮短開發週期
產品類別二：民生用品
研究產品公司：BASF 案例 ( 圖 2): 利用 Moldex3D 和 Ultrasim® 優化氣體 輔助射出成型製造的纖維強化塑膠椅子。
案例描述:本案例的產品為使用BASF纖維強化塑膠 材料，利用氣體輔助射出成型製造的設計師椅子。然 而在生產過程，發生氣體指紋效應，產品的強度因此 減弱。因為椅子為設計師的作品，所以無法做設計變 更，BASF工程師只能透過優化製程參數，解決氣體 輔助成型帶來的挑戰，兼顧產品強度和輕量化的需 求。
解決方案 BASF工程師利用Moldex3D進行製程參數優化，改 善氣體指紋效應。為了測試新的製程參數所生產的椅 子，能符合原先規定的載重，工程師透過Moldex3D 獲得重要的成型模擬資料，包含：氣體掏空處、幾何 翹曲以及纖維排向，以利提升FEM模擬的精準度。在 Abaqus執行FEM分析後，結果顯示新的製程參數可 以製造符合規定載重的椅子，滿足產品的輕量需求， 同時也兼顧結構完整性。
效益
●預測氣體指紋效應
●改善產品強度60%
●滿足產品重量及載重需求
產品類別三：3C電子
研究產品公司：和碩聯合科技案例 ( 圖 3): 結合 Moldex3D 和 ANSYS 分析薄型機殼 件的嵌入射出成型。 案例描述:為了擁有更輕薄的產品，和碩聯合科技團
隊挑戰將平板後背蓋的總厚度從1.5mm調整至1mm， 並導入0.5mm的金屬件做為嵌入件。薄件成型挑戰高， 容易有流動平衡問題，且產品的結構強度也必須被納入 考量。和碩利用模擬軟體優化模具設計及改善收縮變形， 並透過整合結構分析軟體，驗證產品強度。
解決方案 和碩團隊透過Moldex3D模擬輔助，完成澆口位置與流 道尺寸優化，成功解決短射問題，且透過流動分析，和 碩可以預測包封位置，決定合適的排氣位置。此外，和 碩團隊利用Moldex3D纖維模組解析塑件厚度段差變形 原因，成功降低實際開模翹曲量逾92%，並利用FEA介 面，整合ANSYS結構分析，確保產品結構強度無虞， 並達成提升產品強度的目標。
效益
●成功減少23%厚度，達到預期產品厚度1mm
●降低翹曲量92%
●節省料頭體積 13%
●減少壓力損失8.3%
●透過嵌件成型，節省6%以上生產成本■
