隨著氣候變遷日趨嚴重，企業開始面臨越來越大的壓力，亟需解決 ESG（環境保護、社會責任、公司治理）問題，在獲利能力和社會影響之間取得平衡。國際間許多環境政策也在刺激企業往綠色經營的方向邁進，包括美國電子產品環境影響評估工具（EPEAT）、美國2035年前實現100%只購買 零排放汽車 (ZEV) 政策，以及歐盟的循環經濟行動方案等。使用回收材料製造產品、並實現「可再生性設計」也成為一項重要的商業目標。例如汽車產業中，福特一直在使用海洋塑料來替代汽車零部件；戴爾則開發了更易於回收的電腦，並計劃到2030年前至少使用50%的回收原料製造所有產品。
儘管可再生性設計的概念目前已有許多成功實例，但其仍是一項極具挑戰性的任務。設計師在產品設計過程中，很可能會遇到以下問題：
- 如何找到與原生塑料具有相似特性的合適回收材料
- 使用再生材料時，如何減少生產上的不確定性
- 如何驗證正確的產品設計並確保產品品質
- 如何降低製造過程中的重工和廢料成本
這些問題乍看或許很令人傷腦筋（事實上也的確如此），但只要使用正確的工具，事情就會變得簡單許多。
Moldex3D材料中心
提供精確的再生料數據
在設計階段選擇理想的材料，對於降低生產失效率和保證良好的成型性能至關重要。然而由於再生塑料的分子結構分解和回收次數，使其物理特性與原始材料差異很大。若要克服這項困難，可以向Moldex3D 材料中心提交材料測試需求，該中心擁有ISO 17025 認證，並配備一系列高品質的量測儀器，可協助企業取得準確的材料數據。
圖一 Moldex3D材料中心配備的量測儀器
Moldex3D專家會針對客戶提供的再生材料和原始材料進行量測。透過客製化的APP可獲得所需的材料資訊，其中包括5種不同混合百分比的剪切黏度，以及剪切黏度如何受回收次數的影響，幫助客戶找到與原生塑料具有相似加工特性的混合材料。
圖二 ABS回收料濃度對黏度的影響
圖三 不同回收次數材料的流變特性
這些材料資訊可應用在CAE模流分析中，以確保更精確的模擬結果。以下段落將進一步說明。
Moldex3D模流分析軟體
模擬成型結果、解決潛在缺陷問題及驗證可再生性設計
在進行新產品設計時，我們需要考慮很多面向：
- 產品的可製造性設計（DFM）
- 產品是否符合品質標準？
- 是否有潛在的設計問題（收縮、翹曲、凹痕、內部應力等）？
- 這是最優化的設計嗎？
可再生性設計使得整個過程更加複雜，原因是回收材料的特性與原生塑料不同，並且對成型結果影響甚鉅。此外，傳統的設計和製造方法，如嵌件成型和黏合等一體成形的成型工法將被更環保的製造流程取代。也就是說，當產品的生命週期結束時，我們需確保產品能夠容易地分離和回收，所以開發新的產品設計至關重要。以往我們需要進行大量模具測試，並依賴模具製造商的經驗，才能夠找到合適的設計；但現在只要借助Moldex3D模流分析軟體、並擁有準確的材料數據，即可輕鬆達成以下目標：
- 驗證可再生性設計 (DfR)
- 找出材料特性導致的潛在設計問題
- 找到最優化的解決方案
這些都能在試模前完成！
以圖四為例，圖中顯示了使用再生料時的常見問題。PP_R100（回收料）的黏度高於原生塑料PP，原因是回收已改變了它的材料特性。
圖四 PP_virgin與PP_R100的黏度比較(1)
經由Moldex3D模擬得知，再生料的熔膠流動速度比PP慢得多，導致嚴重的流動遲滯，產品末端可能會出現短射。
圖五 PP_virgin與PP_R100的流動波前比較(1)
得知上述資訊後，我們可以修改加工條件（熔膠溫度、模具溫度、流速等）以調整黏度曲線，使其與原始材料PP的結果相似，以避免潛在的設計問題。
圖六 PP_virgin與PP_R100的黏度比較(2)
當以新的加工條件和黏度再次進行模擬時，可以看到流動遲滯得到了改善。
圖七 PP_R100在調整成型參數前後的流動波前比較(2)
Moldex3D模流分析軟體還可預測塑件翹曲，讓使用者能夠根據模擬做出適當的設計決策，以預防潛在的成型缺陷。
圖八 翹曲：總位移量
在模擬和驗證產品設計之後，以適當的方式儲存數據也是至關重要。整個成型工作流程中，涵蓋了大量寶貴的數據和經驗，包括材料特性、機台規格、Moldex3D CAE分析專案、模具資訊、試模條件和成型結果等。這時就需要Moldex3D iSLM，專為模具設計和塑膠工程打造的雲端數據管理平台，可幫助企業儲存、管理和運用大數據庫。無論有多少回收料需要加工，iSLM 都可以幫助企業確實存取關鍵數據，以備將來使用。
透過取得準確的材料數據並善用模流分析軟體，即能驗證可再生性設計，並用最少的試模次數找到最優化的解決方案。更重要的是，透過減少試模過程中的廢料和重工成本來簡化生產，將可實現永續發展的願景。
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