Moldex3D模流分析之协助ACER制造高质量的平板电脑

客户简介

客户：Acer

国家：台湾

产业：电子

解决方案： Moldex3D eDesign / 专家分析模块

宏碁公司(Acer)创立于1976年，是全球顶尖的资通讯公司之一。目前推出多款电竞产品和虚拟现实（VR）装置，未来将以物联网和服务导向技术的整合性应用为目标，推出更多结合软件、硬件和服务的整合性应用与产品。宏碁在全球约有超过7,000名员工，并在超过160国设有通路和销售产品。

(来源: https://www.acer-group.com )

大纲

轻薄的平板电脑产品是当前趋势，而添加玻璃纤维的塑料(PC+GF)及适当的产品设计，能够使产品保有所需的刚性。大多数的平板电脑产品是以模内转印(In-mold Roller, IMR)制程进行外观装饰。但IMR制程容易产生冲墨和应力痕等产品瑕疵，因此Acer以利用Moldex3D专家分析模块的实验设计法(DOE)检验IMR制程的问题，并藉此优化制程条件和设计。

挑战

• 薄件平板电脑产品后盖有冲墨现象 (图一)

• 浇口附近有明显的应力痕

• 产品厚度不能超过0.8mm

图一 平板电脑产品后盖有冲墨现象

 解决方案

以Moldex3D实验设计法找出最佳浇口设计和制程

效益

• 成功优化浇口设计，降低剪切应力，解决冲墨问题

• 产品肉厚减少48%

• 产品重量减轻40%

案例研究

本案例的超薄平板电脑原始产品，在浇口位置(图二)有局部冲墨现象，本案例目的即解决此问题。Acer并透过Moldex3D发现产品有高剪切应力(图三)。

图二 原始浇口设计

Acer在产品浇口位置设置11个感应节点(图三)，接着以Moldex3D流动分析功能，检测每个节点上的剪切速率，并将分析结果与实验结果相比较，发现产品瑕疵位置的剪切速率较高。因此后续可根据剪切速率分析结果来修正冲墨问题。

图三 原始设计在充填阶段的剪切速率分析结果

为了降低浇口到模穴的剪切应力，Acer首先设计了7个不同位置和尺寸的浇口，并进行Moldex3D流动分析。在比较剪切速率结果之后，从中选出4个较优化的设计。

接着以Moldex3D DOE分析4个优化设计的网格和浇口型态，将「剪切应力分布」及「进浇口射出压力值」两项质量因子设定为望小特性。根据田口方法找出四项控制因子和四项水平，分析信号噪声比(S/N Ratio)(表一)。

表一 质量因子和控制因子的DOE分析结果

根据图四和图五的分析结果，信号噪声比显示了模温和流率是影响冲墨现象的主要控制因子。

图四 充填阶段的剪切应力分布之信号zz噪声比

图五 充填阶段的进浇口射出压力值之信号噪声比

Moldex3D专家分析模块也提供了最优化的制程条件(图六)。比较最差和最佳组别后，Acer发现最差组别在浇口边缘的剪切速率曲线明显较陡，最佳组别的曲线则相当平缓(图七)。Acer再根据此分析结果变更浇口设计、重新制造产品，成功解决了冲墨问题(图八)。

图六 最佳和最差组别比较

图七 最佳及最差组别的剪切速率曲线

图八 优化后的产品，冲墨问题大幅改善

结果

Moldex3D所提供的虚拟试模功能，可帮助Acer在短时间内迅速找出最佳模具设计，并使以往认定会产出失败产品的制程，也能制造出合格的产品。原始的平板电脑下盖肉厚1.3~1.55mm，优化至0.8~0.95mm后，产品重量可减轻24%~40%；产品厚度则减薄了26.9%~48.4%。此成果为Acer带来了直观的经济效益，也提升了产业竞争力。