Moldex3D模流分析之Synventive以模拟技术验证进阶阀浇口系统

大纲

时序阀浇口系统常被用于制造大型射出成型对象，以避免缝合线产生。但此技术在制造时，容易在未上色的产品上造成应力痕；在喷涂、干燥后，会产生光泽不均的问题；以及在浇口喷嘴另一侧会出现热点痕(图一)，这些产品瑕疵都会造成巨大的成本耗损。相较于传统以开关式控制的阀式热浇道系统，Synventive的activeGate技术涵盖了更先进的控制系统，包括阀针的行程、速度、加速度的控制等。Moldex3D能够仿真此高阶的控制系统，并让成形客户者可藉此预测和预防相关的产品缺陷。

图一 标准时序阀浇口的常见成型缺陷

挑战

• 使用时序阀浇口的射出产品容易产生的成型缺陷

• 必须在不必重新开模和加工的情况下，解决成型问题

解决方案

利用Moldex3D Advanced模拟标准时序阀浇口系统，找出成型缺陷；以及模拟阀针作动控制，以优化制程(时序阀浇口系统控制)，进而成功消除成型产品上的缺陷。

效益

• 及早侦测出常见产品瑕疵

• 验证activeGate技术可解决产品瑕疵

• 成本、时间及废品率皆成功降低

案例研究

本项目目标为准确找出标准时序阀浇口系统会产生的成型缺陷，以及可能产生缺陷的区域，并以Moldex3D模拟Synventive研发中的阀针作动技术(时序阀浇口系统控制)─activeGate，观察是否能藉此技术解决缺陷问题。

本案例为双模穴设计，含有2个阀式热浇道系统(图二)。第二组阀针(Drop 2和Drop 4)在熔胶从第一组阀针 (Drop 1和3)通过第二组喷嘴后便以高速度开启。此时第二组喷嘴的塑料会被高压压缩，并释放至模穴中。软件因此预测到潜在问题：第一，其波前速度高于从第一组喷嘴前来的熔胶，从等位面可看出流动波前过大、与第一组有很大差距，此情形将导致应力痕产生。第二，部分塑料会往回流，产生高密度区域，此情形可从差距小的等位面看出。以上状况将造成产品侧边有熔胶迟滞问题(图三)。当产品完成后，外观虽看似合格，但产品喷涂干燥后，熔胶密度高的区域收缩与其他区域不同，导致光泽不一。此外，在进入模穴时，模壁上已固化塑料也容易因为高压而再次融化，出现热点痕。

图二 热浇道系统设计

图三 原始的时序阀针作动设定，会造成不受控的熔胶波前

因此Synventive改变设定，控制第二组喷嘴的阀针速度和加速度。第二组喷嘴(包括Drop 2和Drop 4)不再以高速度开启，并将速度控制在6.35秒(图四)，使得第二组喷嘴与整个系统的压力落差缩小。如此一来，第二组喷嘴的熔胶波前也不会比第一组超过太多，也不会造成塑料回流、造成局部密度过高和浇口另一侧塑料再次熔融等问题。改良设计后，仿真结果显示整个产品的等位面已变得均匀(图五)。

图四 原始及优化设计中，快速与慢速时序阀浇口作动设定

图五 优化时序阀浇口作动设定后，熔胶波前已受到控制

控制好时序阀浇口系统后(阀针以较慢速度开启，控制塑料注入模穴)，Synventive制作出三个射出成型品，包括座椅靠背、手套箱、门板，以验证其相较于传统制程，是否能够改善产品质量。结果显示传统制程的产品瑕疵已成功消除(图六)。

图六 实际制造出的产品，验证仿真结果

结果

有了Moldex3D，Synventive得以在开模前就侦测出标准阀针作动设定的潜在问题，以及进阶阀针作动控制，让他们能藉由观察模拟结果来修正时序阀浇口设定，以控制熔胶波前、消除产品缺陷，进而降低废品率，省下时间和金钱成本。