从此告别单一注塑，多模腔技术引领未来！

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多模腔熔体流动平衡智慧控制技术

■富强鑫集团/ 林宗彥

作者介绍

林宗彦博士曾任财团法人塑胶工业发展中心专任讲师；现为富强鑫集团技研体系经理；研究专长是注塑成型特殊制程与材料应用/ 科学化成型技术( 量产技术)/ 实验计划法(DOE)/ 统计制程控制(SPC)/ 模腔讯号应用技术/ 注塑成型领域异业技术整合。

公司介绍

富强鑫集团起源于1974 年，于1978 年成功转型为塑胶注塑成型机制造厂。1991 年迁厂至台南市关庙区现址，筹设全球营运总部以因应事业版图扩增，并先后设厂于中国大陆东莞及宁波。为求营运效能更上层楼，遂于2004 年在台正式挂牌，成为台湾区同业首家且唯一公开发行之上柜公司。富强鑫以创造高附加价值产品为理念，结合全球化与多角化之经营策略，除深耕注塑成型机本业之研发、生产与销售外，自2001 年起更跨足缆线、3C 光电与材料科技产业，以期航向更高精密与高科技领域，提升企业价值与国际竞争力达成永续经营。

多模腔注塑成型应用

多模腔注塑成型广为业界应用，该成型技术具有提高生产效率与降低生产成本的优点，然而注塑成型过程中，常因模具加工、组装精度不佳或熔体在流道的流变特性，制程参数设置稳健与否与环境干扰等因素影响，出现熔体在各模腔充填不平衡现象，导致短射、翘曲、收缩等缺陷，在生产高精密度的产品受到极大限制，造成产品良率降低与产品开发时间增加等问题。

图1: 对称式的一模8 腔流道设计

以产品形状相同为例，传统处理多模腔模具的熔体流动不平衡问题，大多以几何对称的流道系统作设计( 如图1所示)，对称式的流道设计可使8 腔的熔体流动充填与内压较一致。但仍有许多因素，即使是对称式的流道设计仍无法顺利解决熔体流动平衡的问题，举例如下：

■高速充填在流道产生剪切热，导致流动不对称( 如图2、３所示)

图2、3: 剪切升热造成流动不平衡

■水路设计导致模具的冷却不均( 如图4 所示)

图4: 水路设计导致模具的冷却不均

■模具变形造成模腔厚度偏差

■非均质性熔胶( 熔化不均、温度不均) 造成流动不对称

■排气阻塞造成流动阻力不对称

■冷料团的堵塞造成流动阻力不对称

■热浇道的温度控制不稳定或不佳

为解决上述问题，本专案架构多模腔熔体流动平衡智慧控制模组，各模腔内部相同对应位置埋设模腔讯号传感器( 如首图左所示)，当熔体流动波前触碰到模腔传感器时，传感器发出一触发讯号，智慧控制模组以侦测各腔熔体流动波前抵达模腔传感器的触发讯号时间差Δt，作为辨别熔体在各腔流动的平衡状态，当时间差Δt 过大表示各腔熔体流动波前不平衡( 或快或慢)。

注塑成型过程中监视各模腔熔体流动平衡状态，当环境、模具、塑料变异与机台磨耗老化影响各腔流动不均齐时，多模腔熔体流动平衡智慧控制模组将模腔传感器讯号传送至注塑机控制器( 如首图右所示)，注塑机控制器透过传感器回馈时间差Δt 讯号，计算与执行热浇道温度补偿数值与机械手臂不良品自动检出作业，达到各腔流动平衡状态与少人化的目的，以节省生产SQC(Statistical Quality Control) 过程中人工检验与材料浪费的成本。

实验验证

以富强鑫HE300 全电机执行系统验证，测试载具为1模4 腔，产品尺寸98×180×0.7mm，产品重量14 g的抛弃式食品包装容器方型盒盖，塑胶材料为台塑PP1600D，成型周期8 sec，实验结果显示，多模腔熔体流动平衡智慧控制模组在熔体流动波前( 时间差) 收敛曲线图( 如图5 所示)，采用各腔流动时间平均值为目标，第10 模次后启动法则，运行数个模次后各腔时间差达到最佳收敛效果，时间差带宽由0.04 秒降低至0.02秒，降低各腔熔体流动差异50%。在产品重量上，各模次成品重量误差降低81.7%，各模腔成品重量误差降低30.8%。

图5: 多模腔熔体流动平衡智慧控制模组在熔体流动波前( 时间差) 收敛曲线图

传统注塑机的生产都是由经验丰富成型者调整注塑成型参数，但环境、塑料变异与机台磨耗老化等因素皆是难以掌控影响品质变异的要因。多模腔熔体流动平衡智慧控制模组在注塑过程由监控模腔讯号特征值( 时间差Δt)，即可自动调整各腔热浇道温度设置与长时程生产品质监视调控，降低成型者对经验的仰赖与人力的需求，多模腔熔体流动平衡智慧控制模组的创新性：

(1) 通过高响应温度传感器监控各模腔流动波前平衡的差异，适时掌控不良品成型动态，预防不良品与良品混合，节省品管检验成本。

(2) 智慧化流动平衡模组监控系统，通过温度传感器掌握各模腔流动波前的差异，采用智慧化流动平衡技术，各模腔热浇道温度自动补偿以达到各模腔流动平衡状态，提高产品品质的一致性。

(3) 可进行长时程成型品质监控与各模腔流动平衡差异的自动调整，降低环境变异对成型品品质的影响，提升制程的稳健性。■