■科盛科技
客戶簡介
- 客戶:布達佩斯科技經濟大學
- 國家:匈牙利
- 產業:教育
- 解決方案:Moldex3D Advanced解決方案;流動分析模組Flow、保壓分析模組Pack、冷卻分析模組Cool、翹曲分析模組Warp、Designer BLM
布達佩斯科技經濟大學(BME)是匈牙利最大且最知名的科技大學。其機械工程學院則是全校最負盛名的學院,其中高分子工程學系更是歷史悠久。
大綱
射出成型中,品質不佳的冷卻系統會導致溫度分布不均,造成冷卻時間延長,以及翹曲增加;有銳角的冷卻水路更會提高應用上的難度。
冷卻水路的優化,過去需要耗費大量的資金和時間;但在導入Moldex3D後即可大幅改善這些問題、縮短優化流程,並減少資源的消耗。在本專案中,BME團隊提出運用智慧成型以簡化工作流程的想法,並說明如何藉由冷卻優化流程節省製造時間。
該團隊試驗三種不同材質之模具嵌件(圖1)、以及用傳統方法及Moldex3D打造的冷卻水路(圖2)。經過試驗不同組合(圖3),順利選出最佳冷卻水路設計,從而縮短週期時間並減少翹曲。
面臨的挑戰與應對
本次案例面臨的主要挑戰分別為「傳統的冷卻水路設計,無法適當地冷卻車頂零件」、「冷卻不當時,冷卻時間會變長,連帶導致生產成本上升」、「冷卻不均勻會導致較大的翹曲」,以及「傳統方式的冷卻最佳化需要耗費大量資源」。
對於上述提到的挑戰,研究人員試驗了三種材質的模具嵌件,並分別搭配傳統及異型水路。Moldex3D能幫助加快冷卻優化的速度、簡化作業,並降低成本消耗。透過Moldex3D可視化模穴內部的功能,BME團隊得以檢驗溫度分布及冷卻效率。使用異型冷卻水路時,能均勻地進行冷卻、縮短週期,以及減少翹曲(圖5、6)。帶來的效益如下:
- 冷卻時間縮短80%;
- 材料用量從5kg減為0kg;
- 減少能源用量;
- 翹曲減少30%;
- 冷卻時間縮短18%。
案例研究
本專案目的為比較傳統水路與「智慧」水路設計的效率。BME團隊透過實驗嘗試縮短成型週期並減少翹曲。首先以原始的成型參數進行模擬,結果發現產品翹曲後的形狀維持不變;在使用異型水路時,翹曲程度則較傳統的輕微。而P20嵌件的設計翹曲量最小;混和嵌件的翹曲量最大(圖7)。
BME團隊使用GOM光學量測儀來測量實際翹曲,如圖8所示。使用銅製水路的產品翹曲量最大,與模擬結果不同,原因應是實際上的冷卻時間較短(圖9)。銅製嵌件冷卻外殼的速度很快,核心處溫度卻還是很高,因此產品頂出後會有較大的翹曲。
接著透過實驗來驗證設計。傳統與智慧水路的檢驗結果相同;實際上,用銅製嵌件可達到快速生產的目標,但產品卻會產生極大的翹曲。故BME團隊認為最佳的設計為混和模具嵌件,可達到最少的翹曲和最短的週期時間(圖10)。透過Moldex3D的幫助,他們將整體的檢驗時間縮短四分之一,且減少資源消耗。
結果
相較於未使用Moldex3D的情形,BME團隊在Moldex3D的輔助下,將冷卻時間縮減了80%,將材料的使用從5公斤降至0,並節省能源消耗。經過冷卻優化後,冷卻時間則縮短18%,翹曲也成功降低了30%。