星期四, 5月 19

    “T零”实验室,实践协同设计与客户共创价值!

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    ■诚模精密科技/郭雪梅 博士

    前言

    诚模精密是一家非常不一样的企业!从高速公路下来之后,沿这条乡间小道不久,出现在眼前是一个不像传统工厂的公园式工业园区,这是我到诚模精密的第一印象,在这里负责组建一个特別的材料实验室的那刻起,我就发觉这家企业有很多的不一样。

    企业文化的不一样

    这是一家很年轻的企业。它在欧普照明集团下,以一个技术发展的模具部门,孕育了多年之后,於2016年离开了母体,成立以模具与射出成型生产为核心业务的企业。

    传统模具工厂的生产环境,通常给人的感觉就是油、黑、冷、硬,好像人在这种环境待久了也变成这个样子。可是在诚模精密,看到的是整个工厂采无纸化作业、一年四季恒温与清净的空气、工厂从地面到天花板都非常干净,一切是那么有条不紊,除战情室般的模具设计研发部门有一点乱!这是多么有决心的创新变革,把模具与成型工厂打造成为实现工业4.0的智慧工厂。面对不同行业与客户产品的极度要求,因为进行了高度的流程化、标準化、数字化,所以可以轻松地应对;几百万的加工设备分配给新进员工,甚至在校实习生,只需培训一星期时间,即可把企业如此贵重的资产完全讬付,而我们的老师父也从原来日夜操劳、流血流汗没人知的边缘人,摇身一变成为了解决问题、知识传承、创新发展的企业专家。有別於以往人们对于这个产业的刻板印象!

    智慧设计的不一样

    我们在谈【诚模精密的实验室】的源起之前,得先简单介绍一下什么是模流仿真分析,这是塑胶成型工艺预测科学的重大发明!塑胶射出成型是许多产业在制造关键零件的主要制程方法之一,过去影响射出件品质的成型控制參數设定与模具浇口流道之设计等,主要是依赖简单的公式计算与无數次试错(try&error)的经验累积。而掌握这些技能与经验的技术人才,我们尊称为「老师父」。

    模流仿真分析 (Molding Simulation)工具是通过电脑计算工程(CAE,Computer Aided Engineering)及建构數值解析的虚拟环境,去寻求模具设计与射出成型制程条件的最佳化,辅助老师父与工程师的不足。模流仿真分析是智慧设计的重要部分,呈现的优点如下:
    • 分析塑胶射出成型件常見缺陷之成因并寻出对策。
    • 对于成型制造过程中的入料、充填、保压、压缩、冷却、脱模各阶段的控制因数及试模參數,如流道设计、塑胶材料、熔胶温度、充填时间、充填压力等影响,利用模流分析的方法做多维度考虑。
    • 在品质获得保证的情况下,以射出成型浇注口压力最低与产品零件翘曲、变形尺寸最小等,作为评估选择的指标。
    • 可以改进以往师徒经验传承及试误的方式,满足目前日新月異的工业对产品品质、速度、精确性的要求,完善产品及模具设计方案。

    不过,模流分析以往的形象只是作为塑胶在膜腔内之流动趋势、压力、冷却等等的参考,完成一份「设计阶段的制造验证报告」DFM(Design for Manufacture),作为与客户讨论的依据。从来没想过模流分析的数据可以直接用来调整射出成型机控制面板上的参数。自从诚模精密导入Moldex3D软体以来,加上多年在全3D参数式模具设计与高精度智能制造的数据积累基础下;在极短的时间内,大幅提升模具「“T零”量产」的成功率。所以,「精準预测」是模拟仿真分析的主要任务,而精準预测能够使用在真实射出机台参数输入的先决条件,模拟预测的数据之精準度必须达到百分之九十以上。这一点我们已经可以证明Moldex3D完全可以办到!精準模流仿真分析与预测是来自於模具、机台与材料数据是三个必须精準的关键数据。
    • 模具数据:我们透过在参数式3D CAD模具设计软体基础上,透过与Moldex3D合作共同将 CAD 与CAE的数据打通,也就是CAE与CAD的数据必须同步,这是第一个要件。
    • 成型机台数据:第二个要件是透过「机台鉴定」将企业内部,甚至供应商所有的射出成型机设备,有关于「压力」及「速度」等实际数据和模流分析软体之射出机数据库完全吻合,这是第二个要件。
    • 材料数据:模拟结果的优秀与否,除了取决於模具与成型机台数据之外,材料数据更是关键中的关键元素。射出成型过程中,材料的流动行为相当复杂,我们称为「高分子流变」(Polymer Rheology),在模流分析软体中之材料选择与数据的控制,完全左右模拟分析结果的精準度,这是毫无疑问的。但您的材料库数据一定是对吗?

    图 1:精准模流仿真分析与预测之三个关键元素

    不一样的实验室

    「郭博士,我们是为了高精準的模流仿真分析而设立的实验室,“T零”量产是我们的目标,这间实验室就交给您了。」这是我们朱总经理给予实验室的唯一任务,同时也是一项不轻松的任务!这间实验室的全名叫做「材料数据与应用实验室」,而它还有另外一个响亮的名字—「“T零”实验室」。

    高分子材料(塑胶)準确的数据须透过高端而特殊的检测仪器才能获取,再与模流仿真分析软体(Moldex3D)的材料数据格式完全匹配后,提供给模流分析/模具设计工程师使用,经严谨的模具设计反覆认证,才能得到最佳化的结果,其中包含流道浇口的尺寸、水路的布置、成型工艺与成型周期等预测。

    图 2:高分子材料数据 & 应用实验室

    图 3:“T 零”实验 -Moldex3D 材料数据部分之测试设备

    2019年,诚模精密投入了钜资与科盛科技(Moldex3D)合作指导下,成立中国首座高分子材料数据实验室,包含了高端人才及特殊的检测仪器,提升我们在材料数据提炼与应用的真实价值,对未来材料科学的影响是巨大的!材料数据与应用实验室的「三大核心价值」说明如下:

    • 高分子材料数据快速检测:为客户提供优质产品开发的基础诚模精密每一款新的塑胶材料随着客户订单购买入库后,都会进行塑胶CAE模拟类比资料测试,测试周期通常为一周至一个月;若是加急测试,6个工作日便可以完成,快速提供完整的材料资料。模拟分析需求的材料数据準备好了,也为模流分析任务的準确性提供了基本保障。

    • 材料应用开发:为客户提供独一无二的服务价值提供国内外材料厂商/设备厂商/客户等同步工程发展,共建产品材料与设计应用开发能力,客户从概念设计至开模量产,提供独特价值的一流服务。
    • 产学研合作:为创新项目&人才提供孵化基地可同时与国内外应用科研院所,以及高校开展战略合作,为产品、材料、射出工艺之创新应用和深度学习提供孵化基地,培育行业、材料、装备与高端科研人才。

    图 4:CAE 塑胶资料检测专案及应用

    不一样的核心团队

    在人员配置上,由具有十多年高分子材料应用、开发和检测经验的中科院博士担当此实验室主任,也就是我—雪梅(May)。在诚模精密优质企业文化及未来发展性的感招下,团队中有许多具备高分子材料配方开发经验、ISO17025标準化运营经验、化工等背景的高级工程师加盟。团队成员的不同专业背景与优势形成互补,成为公司核心的一支智囊团,为公司与客户所涉及的各种材料的疑难杂症,提供科学与数据的解决方案。坚持「正确主义」,遵循物理、化学等基本规律,努力学习,从根本上理解制造中存在的各种问题,所有问题回到根性、回归到材料本身物性去发觉与解决问题。

    不一样的技术服务

    材料数据与应用实验室,除提供诚模精密内部使用外,同时也提供Moldex3D的用户进行材料数据的订制服务,共同提升材料科学之数据提炼与应用的价值,为客户打造高性价比的完美产品,一起造福世界。欢迎业界先进共同交流,共创高端制造美好未来。■

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