客戶簡介

• 客戶: 嘉捷科技
• 產業: 電子
• 解決方案: Moldex3D FEA Interface
• 地區:台灣

嘉捷科技企業股份有限公司(冠捷科技集團)為國際知名專業電腦監視器製造廠商、液晶電視及液晶螢幕研發生產廠商，集團產品銷售全球，以AOC及Envision等品牌銷售，也為全球知名大廠設計及代工製造電腦監視器、液晶電視。全球各洲設有多處營運據點：在中國地區主要生產據點有福建省福清廠、北京廠、北海廠、武漢廠、合肥廠、廈門廠、青島廠；歐洲地區有波蘭廠、俄羅斯；美洲地區有巴西廠、墨西哥廠。

嘉捷科技專注於電腦用顯示器(Smart Monitor)薄型電視(LCD/LED、3D、Smart TV)產品開發，以追求卓越，居世界領導地位，提供物美價廉產品及滿意的售後服務為宗旨。(資料來源：www.tpvaoc.com)

大綱

塑膠成型製品往往在小批量產後便進行各項的測試，包含落摔、熱傳…等等。測試過程中有時必須回到產品設計上去進行設計變更，以達到符合各項規範。過去僅能憑經驗進行試誤(try-and-error)，有時往往造成額外的成本。因此，能夠在設計變更前有量化的數據可供參考，將可避免此狀況的發生。

挑戰

此產品為LED TV的支撐架，主要功能為鎖附螢幕與底座。在組立電視時，凸轂(boss)，即鎖附的位置 (如下圖所示)，會隨機發生斷裂狀況。由於此產品具有負載功用，強度必須列入產品設計的重要考量之一。

圖一 LED TV支撐架實際產品圖以及其易發生斷裂問題的地方

 解決方案

為了找出影響產品的強度的癥結，嘉捷科技團隊透過Moldex3D模流分析進行充填(Filling)分析後，發現影響產品強度的縫合線容易集中在凸轂(boss)處。從分析結果得知(圖二)，鎖附位置的流動波前會合角度落在30~140度；依此案例所使用塑材，會合角的角度越大，縫合線就會越趨明顯。

圖二 Moldex3D 充填分析可以顯示縫合線會合角

另外，透過充填剖面圖也同時發現凸轂的厚度中心溫度溫差約為10℃(見圖三)。以此案例而言，其溫度均已低於塑料工作溫度10℃左右，在此條件下也導致該區域易產生結合線。流動波前的會合角度再加上兩股流動波前的溫度差，皆造成凸轂降低縫合線強度。

圖三 透過Moldex3D充填溫度剖面結果，發現凸轂的溫差易導致結合線發生

為了找出更好的機構設計來增強產品的強度，嘉捷科技透過Moldex3D模擬鎖附的應力分析，找出發生斷裂的問題點，並針對斷裂處進行設計變更。除了從Moldex3D充填流動分析中，觀察到凸轂的流動波前會合角度及其中心溫度剖面，在分析過程中也使用Moldex3D FEA Interface將塑料數據匯至Abaqus進行應力分析，取得斷裂處的應力-應變圖來進行比對(見圖四)。

分析後可看到應力集中在鎖附的位置，其最大值為2.73 kgf / mm2，應變值則是1.59e-03。從曲線圖可觀察到該位置於33 kgf會有斷裂機率。於是，團隊著手進行凸轂特徵的設計變更，並同時重覆進行模流分析及應力分析。經過設變和模擬之後，成功將凸轂斷裂處的強度從33kgf提升至40kgf，改善度達21% (見圖五)。

圖四 利用Moldex3D FEA Interface判別最大應力集中區域

圖五 凸轂斷裂處的原始和設變應力-應變圖比較圖

效益

此產品在初次量產時，不良率為30%，經由Moldex3D模流分析並重新設計後，良率提升了10%。 以該產品年產量150,000件/年，共可省下約USD $41,012。
未來在設計類似產品時，除了可先行檢視結構特徵設計是否符合強度需求，嘉捷科技將以此開發經驗套用到其他產品上，將Moldex3D模流分析的效益發揮到最大。

圖六 使用Moldex3D後，該產品的良率及生產成本均獲得改善