編輯：科盛科技亞太業務部 資深技術專員Marirajan Ramachandran

大綱

雙射射出壓縮成型(2K-ICM)製程具備很大的潛力，適用於體積及表面大且複雜的塑膠件成型。由於許多因素的交互作用，2K-ICM製程容易出現凹痕等外觀缺陷。因此本案例目標為借助Moldex3D來呈現2K-ICM的模擬架構，以觀察肋條產品幾何的重要製程現象，並探討哪些幾何和製程因素會造成凹痕。經由Moldex3D完整的模擬驗證，可大幅降低選擇機台、材料以及優化模具設計及製程所需的試誤時間和成本，使SABIC能將2K-ICM製程帶來的效益最大化。

挑戰

• 缺少對2K-ICM的充分了解
• 2K-ICM的設計和製程都相當複雜
• 凹痕問題

解決方案

Moldex3D多材質射出成型模組(MCM)可無縫捕捉第一射及第二射的熱歷程，達到全面性的模擬。

效益

• 能考量第一射的熱歷程，增強開發複雜的2K-ICM製程能力
• 將實驗試誤的次數降到最低
• 優化產品設計，以達到較佳的生產能力
• 將設計階段的複雜成型製程和製造成本最小化
• 有助於選出適合的機器、縮短上市時間和評估產品設計的複雜性
• 縮短整體產品製造週期
• 有模擬結果的輔助，更有信心能為客戶提供較佳的解決方案

案例研究

目前製造大型塑膠件的趨勢，多以熱塑性材料解決方案取代熱固性片狀預浸材(SMC)，應用範圍包括車身面板、貨車側導流板、全景天窗等等。原因是與SMC相比，熱塑性材料有更佳的設計彈性、輕量化、可結合兩種以上的部件功能等優點。而雙射射出壓縮成型(2K-ICM)技術在產業間的運用也越趨頻繁，然而其模擬方法卻相對欠缺，尤其針對優化製程以獲得理想最終成品的技術。SABIC研發工程師Raghavendra Janiwarad利用Moldex3D進行2K-ICM模擬，以優化產品設計和外觀。

本案例目標為透過模擬技術，捕捉2K-ICM產品的外觀、翹曲和溫度分部等資訊(圖一)。

圖一 本案例的2K-ICM產品

其中第一射的產品含有厚度不均的肋條設計，SABIC希望在第二射中探究其長度尺寸和熱效應之影響。模擬流程如圖二所示。

圖二 本案例分析流程

Moldex3D對第一射(傳統射出成型)的模擬結果顯示，當肋條厚度增加時，凹痕情況就會越明顯(圖三)。SABIC團隊並發現，肋條越厚，就有越高的熱質量。此現象會導致較陡的熱梯度和較高的局部體積收縮不均(圖四)。

圖三 第一射的凹痕模擬結果

圖四 體積收縮模擬結果

接下來SABIC進行第二射(射出壓縮成型)的暫態溫度模擬。透過Moldex3D，可以在第二射模擬中捕捉到第一射的溫度歷程(圖五)。第二射的模擬結果也提供兩射接觸面溫度演變的詳細資訊(圖六)。交界面在第一射時溫度達到170 ºC，代表第一射PC有再熔融的現象，而這樣的細節是不容易透過實驗量測觀察到的。

圖五 Moldex3D的第二射溫度模擬結果

圖六 第二射的模擬結果可呈現兩射接觸面溫度演變的詳細資訊

第二射熔膠的熱傳導加上第一射肋條的效應，使得第一射產品中段(圖七4)及兩射交界面(圖七3，這裡也是觀察到再熔融處)也都產生熱質量。

圖七 雙射產品溫度變化

結果

Moldex3D可將第一射的溫度歷程與第二射無縫連結，多材質射出(MCM)模組可針對2K-ICM製程提供細微現象的洞察，而這些是透過實驗難以獲得的資訊，包括雙射交界面的詳細資訊、第一射再熔融現象發生位置、以及會影響產品外觀和翹曲的幾何特徵等。這樣的模擬結果對於與2K-ICM應用相關的過程優化，以減少或消除零件翹曲和表面缺陷，具有相當價值。