2021年4月雜誌專題CAE模流分析

高精度材料數據,驅動模具“T 零”量產與工廠數位化全面變革

■誠模精密科技 / 郭雪梅 博士

 

前言

蘇州誠模精密科技有限公司(CMTECH) 意識到必須對傳統的模具製造方式進行大膽的改革才能為企業創造永續的競爭力,而智慧製造只是工業4.0 的基本條件。而商業模式與科研技術的創新變革是最根本的驅動力,而這二者的融合才是未來工業界競爭的藍海。

運用模流模擬(CAE) 與模具設計(CAD) 的高度融合,透過物聯網技術(IoT) 驅動虛實整合,幫助了誠模精密在第一次試模(“T 零”量產)的成功比率,帶給客戶的驚喜以及產品創新的無限空間,這已經成為誠模精密(CMTECH) 公司的利益與使命。

 

材料數據實驗室與模流模擬分析:實踐協同設計與客戶共創價值

工業大數據在於深度學習(deep-learning) 與準確度(accuracy) 所創造的核心價值目標,反應在客制化與規模化、現在與未來、經驗與創新的結合。在模具與成型行業有三個重要元素是必須精準的(precision),它們是(1) 模具設計製造、(2) 成型工藝管控、(3) 成型材料數據,而且必須將其數據數位化緊密而有序地結合。

模具製造及射出成型在優秀設備商的支援下,已經滿足高精密度生產與工業數據互聯的需求,並且持續突破技術障礙。誠模精密的模具工廠在數據化與智慧製造支援下,已經將模具的品質做到極高精度水準;所有的射出機運用了「機臺鑒定」提取的成型機之精確數據與模流分析軟體的數據庫結合,這二項的要求充分體現在模流分析在虛實整合的價值。而“T 零”量產的進一步就是解決高分子材料數據庫的精確度問題。

高分子材料(塑膠)準確數據必須透過高端而特殊的檢測儀器才能獲取,然後再與模流模擬分析軟體(Moldex3D) 的材料數據格式完全匹配才能提供給模流分析工程師使用,得到準確的結果給與模具設計,其中包含流道澆口的尺寸、水路的佈置、成型工藝與成型週期等等的預測。

2019 年,誠模精密投入巨額投資及高端人才在中國成立首座高分子材料數據實驗室,除了提供誠模企業內部使用之外,同時也開放實驗室給材料、射出、模具同業及產品客戶來運用,提升材料科學數據提煉與應用的價值,影響巨大。

 

CAE 結果的準確性,依賴正確材料數據庫的建立

塑膠原料一般為顆粒料,在成型的過程中從加熱讓塑膠原料變成熔融狀態,並賦予形狀和功能後再成為固態。所以瞭解不同材料的流動特性、熱性質、熱力學、動力學、化學性質與機械性,掌握材料性質的程度將決定塑件的應用特性、功能、成型參數、成品品質以及CAE 預測的準確度。

CAE 模擬類比結果要準確,需要各個條件俱足,其中非常重要的輸入參數之一就是成型需要的原料─塑膠材料的數據包。誠模精密是以業界常用的軟體Moldex3D 的數據包。

現有材料大廠提供的材料數據包,通常是常用牌號基料的數據包。若是基料再經過一些改性、配色等,改性後的塑膠原料物性就會發生改變,若還是應用原有基料的數據包進行模擬類比,其結果肯定會有偏差。


圖1:CMTECH 材料數據& 應用實驗室                         圖2:實驗室CAE 部分測試設備


圖3:Moldex3D 認可實驗室                                          圖4:CAE 塑膠數據檢測專案& 及應用

誠模精密高分子材料數據實驗室為此引進了國際領先的實驗裝備,檢測專案涵蓋了射出類產品的流變性能、熱性能、機械性能、環境性能、理化檢測等,檢測實驗能力的完備性及先進性居於行業領先地位。實驗室按照ISO/IEC 17025 體系運行, 符合CNASCL01《檢測和校準實驗室能力認可準則》,並於2020 年4 月通過Moldex3D 實驗室認可。

 

T 零實驗室之三大「核心價值」

CAE 所需的高分子材料數據快速檢測:為客戶提供優質產品創造基礎
誠模精密的每一款新的塑膠材料隨著客戶訂單購買入庫後,都會進行塑膠CAE 類比需求材料數據測試。經過一年多的運營,現在T 零實驗室CAE 數據包的測試週期通常是半個月;若是加急測試,我們協調資源,6 個工作日內即可完成,測試週期從原來送臺灣測試週期2-3 個月縮短至一周時間,效率提升了5~10 倍以上。我們可以快速提供給第一手真實的材料類比表徵數據。模擬分析需求的材料數據就準備好了,提供給模流分析任務的材料數據的準確性的基本保障。

例如最近實驗室為客戶提供了68 支料的檢測服務,80% 服務與我們的戰略大客戶,其中有70% 材料是數據庫中沒有的數據,這為我們對新產品開發導入提供了快速優質的服務,加快工廠向智慧製造轉型升級。

 

材料應用開發:為客戶提供獨一無二的服務價值
提供國內外材料廠商/ 設備廠商/ 客戶等同步工程發展,共建產品材料與設計應用開發能力,成為客戶從概念設計方案至開模量產之提供獨特價值的一流服務合作商。

我們從收集最新國內外材料廠商最新的材料資訊,進行應用開發評估,同事與客戶共同合作,在PCR 環保材料[Post-consumer Recycled ] 和以塑代鋼等材料等方面進行深入研究。客戶對我們實驗室專業服務和快速反應表示滿意。

產學研合作:為創新專案& 人才提供孵化基地
同時與國內外應用科研院所及高校開展戰略合作,在產品、材料、射出工藝之創新應用和深度學習提供孵化基地,培育行業、材料、裝備與高端科研人才。

2020 年我們就開始與業界先進,以及與中國知名的國家模具工程研究中心老師及專家進行合作,將低VOC材料與特殊制程結合,探究產品的外觀等產業一直懸而未決的問題,期望未來可以為美麗的產品貢獻我們的智慧,堅持「正確主義」,遵循物理化學等基本規律,從根本上理解製造中存在的各種問題,所有問題回到根性、回歸到材料本身物性去發覺與解決問題。

 

材料數據與應用實驗室,除了提供誠模精密內部使用之外,同時也提供Moldex3D 的使用者進行材料數據訂制服務,共同提升在材料科學數據提煉與應用的價值,為客戶打造高性價比的完美產品,一起造福世界。讓我們一起加油努力!歡迎業界先進共同交流,共創智造的美好未来。請洽MatLab@cmtech.com ■

 


圖5:數據表徵為戰略提供精準快速服務                      圖6:材料應用開發:為客戶提供CMF 解決方案

圖7:產學研合作,解決共性關鍵技術

SMARTMolding編輯部

《ACMT 模具與成型智慧工廠雜誌》(ACMT SMART Molding Magazine),將擴大報導,如「先進成型技術」、「3D 列印」、「模具製造」、「智慧工廠」、「數位化轉型」、「自動化」等領域,為讀者帶來更多全新內容。內容上未來也將對業界的企業進行一連串的採訪報導,報導範圍不會僅限於臺灣,同時預計也推出對華東、華南,以及東南亞等地區的各家企業進行採訪報導,帶各位讀者領略這些企業的崛起過程與成功經驗。

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