Moldex3D模流分析之SABIC用Moldex3D优化2K-ICM产品外观
大纲
双射射出压缩成型(2K-ICM)制程具备很大的潜力，适用于体积及表面大且复杂的塑料件成型。由于许多因素的交互作用，2K-ICM制程容易出现凹痕等外观缺陷。因此本案例目标为借助Moldex3D来呈现2K-ICM的模拟架构，以观察肋条产品几何的重要制程现象，并探讨哪些几何和制程因素会造成凹痕。经由Moldex3D完整的模拟验证，可大幅降低选择机台、材料以及优化模具设计及制程所需的试误时间和成本，使SABIC能将2K-ICM制程带来的效益最大化。
挑战
缺少对2K-ICM的充分了解
2K-ICM的设计和制程都相当复杂
凹痕问题
解决方案
Moldex3D多材质射出成型模块(MCM)可无缝捕捉第一射及第二射的热历程，达到全面性的模拟。
效益
能考虑第一射的热历程，增强开发复杂的2K-ICM制程能力
将实验试误的次数降到最低
优化产品设计，以达到较佳的生产能力
将设计时间的复杂成型制程和制造成本最小化
有助于选出适合的机器、缩短上市时间和评估产品设计的复杂性
缩短整体产品制造周期
有模拟结果的辅助，更有信心能为客户提供较佳的解决方案
案例研究
目前制造大型塑料件的趋势，多以热塑性材料解决方案取代热固性片状预浸材(SMC)，应用范围包括车身面板、货车侧导流板、全景天窗等等。原因是与SMC相比，热塑性材料有更佳的设计弹性、轻量化、可结合两种以上的部件功能等优点。而双射射出压缩成型(2K-ICM)技术在产业间的运用也越趋频繁，然而其模拟方法却相对欠缺，尤其针对优化制程以获得理想最终成品的技术。SABIC研发工程师Raghavendra Janiwarad利用Moldex3D进行2K-ICM仿真，以优化产品设计和外观。
本案例目标为透过仿真技术，捕捉2K-ICM产品的外观、翘曲和温度分部等信息(图一)。
图一 本案例的2K-ICM产品
其中第一射的产品含有厚度不均的肋条设计，SABIC希望在第二射中探究其长度尺寸和热效应之影响。仿真流程如图二所示。
图二 本案例分析流程
Moldex3D对第一射(传统射出成型)的仿真结果显示，当肋条厚度增加时，凹痕情况就会越明显(图三)。SABIC团队并发现，肋条越厚，就有越高的热质量。此现象会导致较陡的热梯度和较高的局部体积收缩不均(图四)。
图三 第一射的凹痕模拟结果
图四 体积收缩模拟结果
接下来SABIC进行第二射(射出压缩成型)的瞬时温度仿真。透过Moldex3D，可以在第二射模拟中捕捉到第一射的温度历程(图五)。第二射的模拟结果也提供两射接触面温度演变的详细信息(图六)。交界面在第一射时温度达到170 ºC，代表第一射PC有再熔融的现象，而这样的细节是不容易透过实验量测观察到的。
图五 Moldex3D的第二射温度仿真结果
图六 第二射的模拟结果可呈现两射接触面温度演变的详细信息
第二射熔胶的热传导加上第一射肋条的效应，使得第一射产品中段(图七4)及两射交界面(图七3，这里也是观察到再熔融处)也都产生热质量。
图七 双射产品温度变化
结果
Moldex3D可将第一射的温度历程与第二射无缝连结，多材质射出(MCM)模块可针对2K-ICM制程提供细微现象的洞察，而这些是透过实验难以获得的信息，包括双射交界面的详细信息、第一射再熔融现象发生位置、以及会影响产品外观和翘曲的几何特征等。这样的模拟结果对于与2K-ICM应用相关的过程优化，以减少或消除零件翘曲和表面缺陷，具有相当价值。
