Tober Sun

上一篇我們藉由工業4.0裡虛實整合的概念，理解在射出成型製程中，機台的作動與產品品質息息相關。準確的模流分析必須考量機台作動，包含射出時螺桿的加減速、轉保壓時的機台響應、以及機台避免射壓過高時的保護行為等。

目前射出成型設備以射出機為核心，因此工業4.0中的智慧機械多應用在射出機的設計，包含：一、射出機回傳各類生管訊息；二、射出機及周邊輔機間的信息交換；三、製程工藝上的智慧調適。其中工藝的智慧調適，更是左右著射出加工業的未來發展，因為直到現在，這個產業仍舊極度依賴人為經驗，不論是模流分析或是智慧機械，仍無法取代經驗。但隨著生產資訊的收集與數據的歸納處理，我們離自動化試模成型的未來應該不會太遠。本篇將簡介目前各射出機廠商如何應用射出過程中收集到的資訊，來提升產品品質穩定性。

為提升產品品質穩定性，可藉由適當調整成型參數，來抵消環境變異造成的品質不穩定。根據經驗，成型師傅早知在夏季冬季、早班晚班時，有時須調整成型參數來抵消環境溫度的影響。智慧機械則是利用科學性的方法，做到每一模次在成型當下直接改變成型條件。目前較主流的技術有Engel (iQ flow control)、Wittmann Battenfeld (HiQ-Flow)、以及KraussMaffei (APC)。以 Wittmann Battenfeld 的HiQ Flow 為例，藉由監測射壓，也就是以一良品的射壓曲線為基準，訂定良品範圍的射壓變異上下限。如果模具、塑料黏度與射速都不變，射壓不會改變。但若模具環境(多模穴流道平衡性、模溫)、塑料黏度(料溫均勻性、降解、批次不同)改變，即便是在相同的射速設定下，也會導致射壓曲線落在良品範圍之外，造成品質不穩定。

射壓是剪切速率與黏度的乘積，若觀察到射壓降低，但機台射速維持不變時，代表的就是熔膠黏度下降，多半是因為溫度升高導致。這時由於熔膠密度也因高溫而下降，因此若要產品重量不變，射出行程需增加，也就是VP切換點延後。至於延後多少，則是看該模次壓力偏移良品基準線多少而決定。各家射出機有不同的方法，Battenfeld是利用壓力─位置下面積總和相等，也就是注射時的做功 (Work of injection)相等修正。而KraussMaffei則是根據PVT特性補償來調整，也就是若射壓差異是由於溫度改變，該溫度下的材料密度(比容)也因此改變。若材料密度改變，必須藉由改變VP切換點及保壓壓力大小，來達到產品重量不變；由於各種材料PVT特性皆不同，因此需輸入材料種類。下表是主流廠商截至2018年，所提出的工藝調適技術整理：

我們可以了解到，射出機台在工業4.0的應用已經從單純的熔膠動能提供者，擴展到肩負傳感器的任務；能夠理解其將熔膠注入到模具時的狀況，更進一步對熔膠在溫度、壓力下的狀態改變，採取相應的工藝調適，達到智慧機械的目標。在製程當下調適便是預測性製造，再度引用李傑教授的看法：預測性製造便是除了打造製造本身的價值，還要使製造過程具備自省能力，也就是整個系統，包括設備本身，在製造過程中，要能根據實際變化的情形，及時作出反應及調整。甫接任富士康工業互聯網(工業富聯；FII)副董事長的李傑教授，日前在兩岸企業家峰會上表示，智慧製造不是為解決問題而生，而是為了提前感知、預測問題發生，解決過往不能解決的問題為主，所以工業4.0時代可以說就是預測製造的時代。

孫士博 博士 美國康州大學高分子科學博士，主要研究領域包含複合材料、生醫材料、可降解高分子、工業設計塑膠材質應用；以及高分子流變學、高分子加工以及高分子物性等。曾任科盛科技技術支援部經理、材料研究中心主任等。