星期一, 5月 16

    Moldex3D最新应用成果

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    ■科盛科技/ 杨文礼Venny

    最新模流分析产业应用案例

    历经逾半世纪的发展,从传统的2D到突破性的3D真 实三维模拟,CAE模流分析技术的应用持续扩展,以满足各种先进塑胶设计及制造需求。在智慧制造浪潮 的推波助澜下,标榜提升产品品质及开发效率的模流 分析再度受到瞩目。作为3D模流技术的先锋,科盛科技(Moldex3D) 持续专研射出成型理论及结合实务,以更高的模拟精度和广度,协助全球产业快速接轨智慧制造。

    为了深入了解模流分析技术在产业应用的实际情形, Moldex3D於2012年起开始举办『全球模流达人赛』, 提供一个舞台让工程师分享如何应用模拟分析克服生产 挑战,实现原先不可能实现的设计;不管是来自印度的 Dura Automotive利用翘曲分析解决汽车车窗件组装问 题,或是德国BASF料商结合气体辅助成型模拟和结构 分析,成功减轻椅子重量,这些来自世界各地的参赛作品充分展现了模流分析的应用广度和深度,也再次应证 该技术在全球产品设计及制造流程中,占有重要的一席之地。本篇文章特別精选几篇2018『全球模流达人赛』的获奖案例,与您分享全球模流分析的最新应用进展。

    产品类別一:汽车

    研究产品公司:DURA 案例(图1):利用模流分析克服汽车窗户包边件的翘曲问题。

    案例描述:本案例产品为汽车窗户的包边件,包含三个嵌件:透明玻璃、玻璃滑道 (GRC)及小的铝嵌件。 玻璃滑道的变形造成产品无法满足间隙面差的要求, 进而导致组装困难。

    Dura Automotive 工程师利用 Moldex3D 找出变形的主因,由于PVC厚壁和GRC接触,导致产品功能问题。 Dura Automotive 工程师於是利用 ABS 嵌件来减少产品厚度与变形,同时保有强度。透过Moldex3D 模拟工具辅助,Dura Automotive 能有效 优化产品设计,进而改善翘曲,顺利进行产品组装。

    解决方案 Dura Automotive 利用 Moldex3D 检视造成产品变形 的原因。根据模拟的结果显示,共有几个原因导致玻 璃滑道变形:
    1) PVC壁面接触GRC
    2) 积热导致高收缩
    3) 体积收缩不均
    4) 冷却不足。
    Dura使用Moldex3D验证产品设计变更方案,发现 将ABS嵌件放在肉厚处不但不会减弱产品强度,同 时能减少 GRC 厚度近 85%。 Moldex3D 协助 Dura Automotive找出影响变形的原因,并且验证优化后 的方案是否能有效降低翘曲、凹痕及优化成型周期。

    效益

    ●改善流动平衡
    ●降低X方向变形量80%,满足间隙面差需求,顺利进行组装
    ●消除凹痕 ●缩短冷却时间66%
    ●缩短开发周期

                   

                      

    图 1: 利用模流分析克服汽车窗户包边件的翘曲问题 – 挑战:翘曲导致组装困难、凹痕、缩短冷却时间

         

    图 2: 利用 Moldex3D 和 Ultrasim® 优化气体辅助注塑成型制造的纤维强化塑胶椅子挑战:气体指纹效应、机械性质弱、不允许做设计变更

    产品类別二:民生用品
    研究产品公司:BASF 案例 ( 图 2): 利用 Moldex3D 和 Ultrasim® 优化气体 辅助射出成型制造的纤维强化塑胶椅子。
    案例描述:本案例的产品为使用BASF纤维强化塑胶 材料,利用气体辅助射出成型制造的设计师椅子。然 而在生产过程,发生气体指纹效应,产品的强度因此 减弱。因为椅子为设计师的作品,所以无法做设计变 更,BASF工程师只能透过优化制程参数,解决气体 辅助成型带来的挑战,兼顾产品强度和轻量化的需求。

    解决方案 BASF工程师利用Moldex3D进行制程参数优化,改 善气体指纹效应。为了测试新的制程参数所生产的椅 子,能符合原先规定的载重,工程师透过Moldex3D 获得重要的成型模拟资料,包含:气体掏空处、几何翘曲以及纤维排向,以利提升FEM模拟的精準度。在 Abaqus执行FEM分析后,结果显示新的制程参数可 以制造符合规定载重的椅子,满足产品的轻量需求, 同时也兼顾结构完整性。

    效益
    ●预测气体指纹效应
    ●改善产品强度60%
    ●满足产品重量及载重需求

     

    图 3: 结合 Moldex3D 和 ANSYS 分析薄型机壳件的嵌入注塑成型 – 挑战:流动短射、包封、厚度段差造成大变形

    研究产品公司:和硕联合科技案例 ( 图 3): 结合 Moldex3D 和 ANSYS 分析薄型机壳 件的嵌入射出成型。 案例描述:为了拥有更轻薄的产品,和硕联合科技团队挑战将平板后背盖的总厚度从1.5mm调整至1mm, 并导入0.5mm的金属件做为嵌入件。薄件成型挑战高, 容易有流动平衡问题,且产品的结构强度也必须被纳入 考量。和硕利用模拟软体优化模具设计及改善收缩变形, 并透过集成结构分析软体,验证产品强度。

    解决方案和硕团队透过Moldex3D模拟辅助,完成浇口位置与流 道尺寸优化,成功解决短射问题,且透过流动分析,和 硕可以预测包封位置,决定合适的排气位置。此外,和硕团队利用Moldex3D纤维模块解析塑件厚度段差变形 原因,成功降低实际开模翘曲量逾92%,并利用FEA介 面,集成ANSYS结构分析,确保产品结构强度无虞, 并达成提升产品强度的目标。

    效益
    ●成功减少23%厚度,达到预期产品厚度1mm
    ●降低翘曲量92%
    ●节省料头体积 13%
    ●减少压力损失8.3%
    ●透过嵌件成型,节省6%以上生产成本■

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