- 公司：DURA Automotive Systems
- 國家：印度
- 產業：汽車
- 解決方案：Moldex3D Advanced Package; Flow, Pack, Cool, Warp, Designer BLM, Viscoelasticity
DURA Automotive Systems 為國際化汽車供應商，專精於設計和製造解決方案，推動汽車產業的革新。DURA具備了超過100年的研發經驗，在創新、整合、機電系統和輕量化解決方案等各方面，都被視為具領先地位的優質廠商。(來源: https://www.duraauto.com/)
大綱
本案例產品為汽車窗戶的包邊件，包含三個嵌件：透明玻璃、玻璃滑道(GRC)及小的鋁製嵌件。其中玻璃滑道的變形造成產品無法滿足間隙面差的要求，進而導致組裝困難。DURA Automotive工程師利用Moldex3D找出變形的主因，由於PVC厚壁和GRC接觸，導致產品功能問題。DURA Automotive工程師於是利用ABS嵌件來減少產品厚度與變形，同時保有強度。透過Moldex3D模擬工具輔助，DURA Automotive 能有效優化產品設計，進而改善翹曲，順利進行產品組裝。
挑戰
- 翹曲導致組裝困難
- 凹痕
- 縮短冷卻時間
解決方案
DURA利用Moldex3D驗證GRC的改良設計，以解決翹曲、冷卻和凹痕問題
效益
- 改善流動平衡
- 降低X方向變形量80%，滿足間隙面差需求，順利進行組裝
- 消除凹痕
- 縮短冷卻時間66%
- 縮短開發週期
案例研究
DURA的車窗包邊件面臨無法滿足間隙面差要求的問題。該產品由透明玻璃、玻璃滑道(GRC)及小的鋁嵌件三種嵌件所組成，並以PVC材料包覆(圖一、圖二)。雖然GRC旁的PVC厚度是造成變形的原因，但為了達到組裝需求，DURA仍不能犧牲此PVC厚度。
圖一 車窗包邊件嵌件：(1)透明玻璃、(2)玻璃滑道(GRC)、(3)鋁嵌件
圖二 實際組裝圖
然而在成型之後，由於產品不均勻收縮和PVC的冷卻問題，導致GRC在X方向產生5 mm的變形(圖三)，而使得實際組裝時，產品無法滿足間隙面差的要求，也因此無法順利組裝。DURA於是利用Moldex3D來分析現行問題之間的關聯，並找出GRC偏差的原因(圖四)。
圖三 GRC的變形問題
圖四 Moldex3D翹曲分析結果，捕捉到GRC在X方向有5mm的變形
Moldex3D分析結果顯示GRC變形問題，DURA藉此找出成因，包括GRC旁的PVC厚度不均(圖五)、冷卻結束時產生的熱點(圖六) 、不均勻的產品收縮，以及不充足的冷卻時間等。而造成冷卻問題的原因，是受限於產品成本的關係，因此DURA必須縮減冷卻時間。除此之外，在冷卻時間結束時，還發生凹痕問題(圖七)。
圖五 本產品的厚度不一，最厚區域為13.4 mm，最薄區域為0.5 mm
圖六 塑件熔融區域的等位面圖，顯示出產品在冷卻結束時，核心仍有熔融的現象
圖七 冷卻結束時發最深的凹痕有0.1 mm
為了改善變形問題，DURA多次的產品設計和製程參數修改，仍無法達到間隙面差要求。因此他們決定在設計變更時，加入一個ABS嵌件，如此就不必犧牲產品厚度(圖八、圖九)。DURA並同時透過Moldex3D進行設計變更的模擬驗證。
圖八 修改後的產品設計
圖九 原始設計及設計變更的網格圖，設計變更中多了一個ABS嵌件
DURA最後成功找到了優化的設計，根據Moldex3D的分析結果來調整，有效改良翹曲問題(圖十、圖十一)、並克服組裝難題。同時所需的冷卻時間也由112秒縮短至38秒(圖十二、圖十三)，凹痕問題也獲得解決(圖十四)。
圖十 修改設計後，X軸方向翹曲由5 mm縮減為1 mm
圖十一 實際組裝圖也顯現加入ABS嵌件後，X軸方向翹曲縮減為1 mm
圖十二 塑件熔融區域等位圖顯示，加入ABS嵌件後，核心熔融的問題已改善很多
圖十三 加入ABS嵌件後，所需的冷卻時間縮短了，到達頂出溫度時，只需35至40秒便足夠
圖十四 凹痕由0.1 mm改善為0 mm
結果
DURA使用Moldex3D驗證產品設計變更方案，發現將ABS嵌件放在肉厚處不但不會減弱產品強度，同時能減少GRC厚度近85%。Moldex3D協助DURA Automotive成功找出影響變形的原因，並且驗證優化後的方案可以有效降低翹曲、凹痕及優化成型週期(表一)。
