Moldex3D模流分析之土耳其汽车零件制造商藉Moldex3D克服多材质射出难题

大纲

本案例中的产品为油箱外壳，使用PP+GF30与乙烯丙烯橡胶（EPDM）两种塑料，经由多材质射出成型制程生产。多材质射出制程的难度特别高，玻璃纤维排向必须与流动方向一致，而流动方向将影响到产品是否变形。若产品扭曲的部位无法准确嵌入另一个腔室，EPDM将无法成功充填。此外，要将EPDM完全平衡地填入分层精细的PP+GF30中，也是另一个难题。FARPLAS利用Moldex3D对油箱外壳的制程进行各项分析，最后成功预测出潜在的问题，并省下重复修模的时间。

挑战

• PP+GF30充填完成后产生的变形问题

• 对EPDM充填的进浇位置和产品局部厚度做出最佳设计

• 需要充足的EPDM充填量，以补满热浇道间隙

解决方案

Moldex3D可帮助FARPLAS获取正确的设计变更信息，协助改善第一次充填(PP+GF30)发生的翘曲问题，以及第二次充填(EPDM)的流动平衡和短射问题。透过高阶网格模拟，可得到极为精准的分析结果，与实验结果几乎是100%吻合。

效益

产品质量改善：

• 降低PP+GF30充填的总位移量

• EPDM充填达到零短射

• 节省设计修正的时间、缩短生产周期，并降低研发成本

案例研究

本案例目的为解决PP+GF30与EPDM多材质射出成型的翘曲问题。翘曲情形主要发生在第一次充填(PP+GF30)时，因此须针对此阶段进行改善，避免其成品无法与第二次充填(EPDM)的组件互相嵌合。同时第二次充填时的模穴，也须有适当的设计，确保充填完整。

FARPLAS首先利用Moldex3D进行第一次充填的模拟，分析结果预测出翘曲问题，于是根据模拟结果进行模具设计，并同步进行第二次充填模拟。FARPLAS针对第一次充填进行的修正包括：在部分区域增加肋条设计作为支撑，以强化产品坚固性；部分区域则移除肋条，使产品厚度较平均(图一)。经上述变更后，翘曲问题获得明显改善(图二)。

图一 与原始设计(左)相比，变更后的设计肋条增加了，并移除部分区域的肋条

图二 原始设计(左)缺乏支撑的肋条，翘曲变形较严重(最大值为2.78mm)，变更后的设计(右)多了支撑肋条，
翘曲情形改善(最大值为2.47mm)

在第二次充填的部分，Moldex3D侦测出充填不完整而导致短射的现象。因此FARPLAS针对第二次充填进行产品几何(图三)和厚度(图四)的修正，改善了EPDM的流动行为，使充填完整，并成功解决了短射问题。

 

图五 原始设计(左)的短射问题经设计变更后(右)已获得解决

除了从分析结果看出设计变更后，翘曲和短射问题都获得改善之外，FARPLAS也以实验验证模拟的准确性。实验结果发现，将模流分析的网格等级从3提高到5之后，结果几乎是100%准确。图六及图七分别为EPDM充填的原始设计和设计变更比较，皆可发现模流分析和实验结果相符合。

结果

经由Moldex3D网格等级5的模流分析，可清楚了解多材质射出制程中，PP+GF30和EPDM两次充填的流动行为，并藉由实验验证其准确度几乎达100%。Moldex3D帮助FARPLAS在实际生产前，提前预测潜在的制造难题，并及早做出必要的修正，避免耗费过多的时间成本在重复试模。