- 客戶：台達集團中達電子
- 產業：電子
- 解決方案：Moldex3D eDesign
- 國家：中國
大綱
電腦在運算過程中會產生大量熱能，為了降低機體溫度，散熱模組已廣泛為業界所運用。台達集團作為全球電源管理與散熱方案的領導者，深耕此領域長達數十載，多年前就引進Moldex3D射出成型模擬技術，進行產品設計驗證及製程優化。本案例藉由Moldex3D多項精準分析，在散熱模組實際生產前，檢視電腦散熱風扇支架潛在問題，進而調整並優化成型條件，成功達到節約成本、提升產品品質之雙重目的。
圖一 本案例為電腦散熱模組中的散熱風扇支架
挑戰
- 改善產品變形問題
- 降低產品不良率
- 縮短開模週期
解決方案
台達集團導入Moldex3D eDesign並藉由實際試模驗證，找出產品變形量最低的設計變更。
效益
- 變形量從原本3mm降至0.15mm
- 產品不良率自45%降到16%
- 開模週期縮短3天
案例研究
散熱模組中的風扇支架，負責固定並支撐散熱模組，其平面度對整個模組裝配影響甚鉅。本案例中，散熱風扇因收縮變形造成框角下塌，平面度超出標準規格，變形量達0.3mm。因此改善風扇支架的變形程度，使其平面度能符合要求規範，勢必為優化模組製程的首要任務。
圖二 產品因收縮變形造成框角下塌，平面度超出標準規格
圖三 樣品變形量達0.3mm
為了有效提升產品品質，台達集團研發團隊透過Moldex3D的充填、保壓、冷卻模組進行分析，了解原始設計問題所在。
充填分析結果（圖四）顯示，產品結構差異設計造成強度不均，充填時框角為流動末段，保壓效果有限，導致容易產生收縮變形，影響產品結構支撐力。
圖四 充填分析結果
保壓階段溫度分佈結果（圖五）顯示，黄色區域為保壓結束時溫度，仍高於230℃，此局部高肉厚區域容易因為內部積熱而導致產品塑料收縮不均。
圖五 保壓階段之溫度分佈分析結果
冷卻分析結果（圖六）顯示，紅色區域在冷卻結束時仍出現積熱，高積熱區域容易導致產品變形，並延長冷卻時間。
圖六 冷卻分析結果
了解原始設計問題後，台達集團接著透過Moldex3D翹曲模組比對三種產品設計：單根肋條、雙根肋條、雙根肋條+圓柱，並觀察其Z軸變形量，作為衡量框角變形的重要參考數據。結果顯示設變2(雙根肋條+圓柱)的Z軸變形量最小，其Z軸總位移量在-0.39mm到0.36mm之間，是改善產品設計的最佳結構（圖七、圖八)。
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原始設計-單根肋條 |
設變1. 雙根肋條 |
設變2. 雙根肋條+圓柱 |
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Z軸變形量：-0.57~0.38mm |
Z軸變形量：-0.41~0.37mm |
Z軸變形量：-0.39~0.36mm |
圖七 以Moldex3D模流分析比對三種設計，結果顯示設變2為Z軸變形量最小的結構
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原始設計-差的結構 |
設變1. 一般的結構 |
設變2. 最佳結構 |
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框角下塌0.30mm， |
框角處下塌小於0.18mm， |
框角下塌小於0.15mm， |
圖八 經由Moldex3D模流分析，成功找出雙根肋條+圓柱為產品結構設計的最佳選擇
結果
台達集團經由實際試模與Moldex3D模擬分析結果比對，證明Moldex3D提供的解決方案值得高度信賴。採用雙根肋條+圓柱之設計，Z軸變形量改善了20%，實際產品變形量從原本的0.3mm降至0.15mm，成型不良率更從45%降到16%。此外還縮短了3天的開發週期，成功節省可觀的開發成本。