- 客戶：Acer
- 地區：台灣
- 產業：電子
- 解決方案： Moldex3D eDesign / 專家分析模組
(來源: https://www.acer-group.com)
大綱
輕薄的平板電腦產品是當前趨勢，而添加玻璃纖維的塑料(PC+GF)及適當的產品設計，能夠使產品保有所需的剛性。大多數的平板電腦產品是以模內轉印(In-mold Roller, IMR)製程進行外觀裝飾。但IMR製程容易產生沖墨和應力痕等產品瑕疵，因此Acer以利用Moldex3D專家分析模組的實驗設計法(DOE)檢驗IMR製程的問題，並藉此優化製程條件和設計。
挑戰
- 薄件平板電腦產品後蓋有沖墨現象 (圖一)
- 澆口附近有明顯的應力痕
- 產品厚度不能超過0.8mm
圖一 平板電腦產品後蓋有沖墨現象
解決方案
以Moldex3D實驗設計法找出最佳澆口設計和製程
效益
- 成功優化澆口設計，降低剪切應力，解決沖墨問題
- 產品肉厚減少48%
- 產品重量減輕40%
案例研究
本案例的超薄平板電腦原始產品，在澆口位置(圖二)有局部沖墨現象，本案例目的即解決此問題。Acer並透過Moldex3D發現產品有高剪切應力(圖三)。
圖二 原始澆口設計
Acer在產品澆口位置設置11個感應節點(圖三)，接著以Moldex3D流動分析功能，檢測每個節點上的剪切速率，並將分析結果與實驗結果相比較，發現產品瑕疵位置的剪切速率較高。因此後續可根據剪切速率分析結果來修正沖墨問題。
圖三 原始設計在充填階段的剪切速率分析結果
為了降低澆口到模穴的剪切應力，Acer首先設計了7個不同位置和尺寸的澆口，並進行Moldex3D流動分析。在比較剪切速率結果之後，從中選出4個較優化的設計。
接著以Moldex3D DOE分析4個優化設計的網格和澆口型態，將「剪切應力分佈」及「進澆口射出壓力值」兩項品質因數設定為望小特性。根據田口方法找出四項控制因數和四項水準，分析信號雜訊比(S/N Ratio)(表一)。
表一 品質因數和控制因數的DOE分析結果
根據圖四和圖五的分析結果，信號雜訊比顯示了料溫和流率是影響沖墨現象的主要控制因數。
圖四 充填階段的剪切應力分佈之信號雜訊比
圖五 充填階段的進澆口射出壓力值之信號雜訊比
Moldex3D專家分析模組也提供了最優化的製程條件(圖六)。比較最差和最佳組別後，Acer發現最差組別在澆口邊緣的剪切速率曲線明顯較陡，最佳組別的曲線則相當平緩(圖七)。Acer再根據此分析結果變更澆口設計、重新製造產品，成功解決了沖墨問題(圖八)。
圖六 最佳和最差組別比較
圖七 最佳及最差組別的剪切速率曲線
圖八 優化後的產品，沖墨問題大幅改善
結果
Moldex3D所提供的虛擬試模功能，可幫助Acer在短時間內迅速找出最佳模具設計，並使以往認定會產出失敗產品的製程，也能製造出合格的產品。原始的平板電腦下蓋肉厚1.3~1.55mm，優化至0.8~0.95mm後，產品重量可減輕24%~40%；產品厚度則減薄了26.9%~48.4%。此成果為Acer帶來了直觀的經濟效益，也提升了產業競爭力。