- 客戶： 威斯康辛大學普萊維爾分校
- 產業：教育
- 解決方案：Moldex3D eDesign
- 國家：美國
大綱
威斯康辛大學普萊維爾分校的學生利用Moldex3D eDesign模擬刮冰器的製造過程，並藉此觀察塑料的流動行為。首先進行原始設計的模擬分析，接著進行澆口位置和冷卻水路間距的設計變更，並分別模擬兩項變更的結果。學生們藉由此過程，比較三種設計的模擬結果，對塑膠射出製程和塑料流動行為有更深入的了解，進而學習如何利用CAE模擬技術，在實際生產製造前，預測產品潛在缺陷，有助於應用在產業。
目標
利用Moldex3D eDesign模擬三種產品設計，檢視流動和凹痕及翹曲分析
案例研究
在威斯康辛大學的課程中，學生能夠學習到塑膠射出相關的知識，但無法透視塑料流動行為來觀察不同參數對射出製程的影響。因此他們希望藉由Moldex3D模流分析軟體來加強。
在此案例中，學生以自行設計的刮冰器(圖一)進行模擬分析，希望可以預先了解潛在的設計缺陷學生針對刮冰器件進行了幾組澆口位置和冷卻水路間距的設計，並分別進行模擬，以觀察不同設計對塑料流動行為的影響。
圖一 刮冰器的產品設計
三組設計如下：
- 原始設計
- 澆口位置變更(澆口位置#2)
- 將水路間距由原先的1/2英吋改為1/4英吋
三組設計完成分析後，首先進行凹痕結果的比較。
| 原始設計 | 澆口位置#2 | 水路間距1/4英吋 | ||
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圖二 三種設計的凹痕結果比較
其次是Z軸方向位移結果(圖三)及產品收縮結果(圖四)比較。如圖三所示，澆口位置#2相較於其他兩種設計變更，位移情形較輕微，約在-0.07500至0.09436英吋之間。
| 原始設計 | 澆口位置#2 | 水路間距1/4英吋 |
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| Z方向位移: -0.07669 ~ 0.09564英吋 | Z方向位移: -0.07500 ~ 0.09436英吋 | Z方向位移: -0.07856 ~ 0.09831英吋 |
图三 三種設計變更的Z轴方向位移比较
| 原始設計 | 澆口位置#2 | 水路間距1/4英吋 |
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图四 三種設計變更的收缩结果比较
除了利用Moldex3D軟體進行不同設計變更的模擬和比較之外，威斯康辛大學學生同時還藉此觀察塑料在製程中的流動行為。樹脂的流動行為在射出製程中是相當重要，而影響流動行為的因素包括澆口位置、模壁厚度及產品設計等。若能對流動行為有較深入的了解，將可幫助使用者決定最佳澆口位置、澆口類型以及模壁厚度等。
塑膠分子的流動速度會依不同的區域而有差異。在模腔中心區域，塑膠的流速較快，在接近模壁處則流速較慢。原因是當塑料流經模壁時，會因摩擦而減速；塑膠分子之間也會互相摩擦生熱。形狀狹長的大型聚合物分子，以及橫切面流速不均一，則會導致應力的產生。藉由Moldex3D的模流分析技術，使用者能夠觀察到以上提及的塑膠流動行為，並藉此改善產品設計及品質。
結果
Moldex3D模流分析軟體能幫助學生將課堂上學到的塑膠射出知識，應用在解決實際設計製造可能面臨的挑戰，包括了解塑膠充填過程及澆口位置如何影響產品品質。Moldex3D是一個能幫助學生實踐課堂知識的平台，可以幫助學生獲得實務經驗，提前為進入產業做準備，成就塑膠產業界的專業人才。