科盛科技研究發展部 資深架構經理 邱彥程

模溫機與模具水路搭配是否合適呢？

射出成型製程中控制模溫的方式，通常是由模溫機提供之冷卻液通過模具，利用冷卻液溫度使模具保持在固定溫度。然而每一副模具的水路設計都不同，為不同設計的水路購買模溫機會產生大量成本，所以要怎麼確認目前手上的模溫機可以與水路搭配呢?在回答這個問題之前，我們先要來了解甚麼是水路系統。

水路系統

如下圖一所示，模具冷卻液的流動路徑上，除了模具內水路之外，模具水路會利用軟管(hose) 或 岐管 (manifold) 串接，將來自模溫機的冷卻液分散至模具內，冷卻液通過模具之後再匯流一起，導引至模溫機。

圖一  水路系統

冷卻液流至模溫機內部後，先通過熱交換器 (heat exchanger)，根據使用者設定模溫溫度，熱交換器對冷卻液進行加熱或冷卻，最後再透過幫浦(pump) 將冷卻液推出模溫機外。

我們知道流動必然是從高壓流向低壓，在整個流動路徑上，冷卻液從幫浦(pump) 流出位置擁有最大流體壓力，流體壓力隨著流動路徑逐漸遞減，回流至幫浦(pump)變成最小值。

幫浦與水路之間的關係

從模溫機廠商的規格書之中，常見到模溫機幫浦效能曲線，其輸出壓力越大，流量越小，反之壓力越小流量越大。 而我們從管路理論得知，在水管管徑固定的情況下，流量越大水管壓力差越大。 幫浦與水路兩者組合一起達到壓力平衡，就可以得到水路內流量與壓力，如圖二所示。

圖二  模溫機與模具水路關係

Moldex3D可以提供什麼功能來幫助？

Moldex3D 可以為連接水路的進水口指定模溫機(見圖三) ，使用者在沒有流量計的情況下，可以根據手上模溫機規格來設計及驗證對應的水路佈局，就可以從模擬知道水路與模溫機之間的關係(見圖四)，得到更合理的水路進口條件，不需要再猜測進水口的流量或壓力。 除了知道水路分析的水管流量，再配合模溫分析觀察是否達到目標模溫，藉此評估此模溫機是否適用於當前的模具水路。

圖三 Moldex3D設定水路邊界條件介面

圖四 Moldex3D分析流量與壓力關係

總結

對於模溫機廠商而言，不可能了解客戶每一個模具的水路設計，而對於客戶而言，為了每一套模具購買不同模溫機並不划算。 因此大部份情況下是以模具大小、塑件大小及模溫需求，推測目前模溫機與模具是否可以搭配，再根據現場模溫狀況更精準地調整模溫機。 但有些水路設計較為特別，特別是異型水路(conformal cooling) 設計，往往並非標準的長條圓形水管，較不容易從經驗上評估模溫機。此時在Moldex3D的協助下，透過輸入水路系統資訊，包含模溫機規格及水路幾何，就可以有更多參考資訊預先判斷模溫機的表現能力。