Moldex3D模流分析之以Moldex3D优化异型水路提高70%冷却效率-Moldex3D 模流分析软件-CAE前后处理-软服之家

大纲

在当今的制造业中，时间就是金钱；对塑料射出产业而言更是如此，许多厂商都希望能够缩短射出制程中的冷却时间，将成本降到最低，故冷却系统的重要性不言而喻。本项目中，明志科技大学团队利用Moldex3D来优化异型水路设计，以改善冷却时间、温度差异和产品变形问题。实验结果显示，相较于传统水路，异型水路能够带来更好的效果，缩短70%的冷却时间。

挑战

快速模具(rapid tooling)造成之产品变形
提升冷却效率
试误成本高且耗时
解决方案

明志科大团队使用Moldex3D冷却仿真功能，评估不同水路设计(包括传统水路、异型水路以及无冷却水路)对于产品成型的影响，找出更佳的水路设计及制程参数，成功提升产品质量，优化成型周期。

效益

缩短70%冷却时间
改善变形56%
验证异型水路的冷却效率
缩短冷却时间，节省打样成本
案例研究

在整个射出成型周期中，冷却时间就占据了70%。若要缩短冷却时间、又要同时维持产品质量，使用传统水路系统是很难办到的。因此若要解决此问题，就须考虑改用异型水路。

本案例的目标是透过仿真来找出更佳的冷却时间，并透过实验来验证模拟结果。同时也会针对如何缩短成型周期、温度差异和产品位移进行研究。

本案例产品为一个大小60x30x60mm、厚度2mm的蜡制杯子，直接经由2mm的针点浇口射出，并未经过流道系统。利用Moldex3D eDesign建构网格时，在产品表面设置感应节点，以侦测温度和冷却时间。研究设计并比较了45种不同尺寸之异型水路，并将更佳结果与传统水路和无水路系统做比较(图一)。

图一左：(a)无水路系统、(b)传统水路、(c)异型水路的CAD模型右：感应节点设置

由第一项评估，可得知更佳的异型水路其冷却时间可达最短的92.73秒(图二)，其水路设计具有最小直径(4mm)和最小的间距(6mm)，水路中心线至产品表面的距离也是最短(8mm)。此设计可以达到总长度最长的水路，以及更大的水路表面积，使得冷却效率相当高。此外，模拟分析结果也指出，若间距增加，会导致较长的冷却时间；以及当产品温度差异和模具表面温度差异越小，产品位移情况也会越轻微。

图二异型水路的冷却时间比较

在第二项评估中，则得知更佳异型水路的冷却效率优于传统水路以及无水路系统。与传统水路和无水路系统相较，更佳异型水路分别可缩短70.03%与90.26%的冷却时间(图三)，此外还可将温度差异缩到最小，使杯子底部的内外侧温度皆可均匀分布(图四)。此外其模腔壁的上部和下部的温度差异，与无水路系统相比，也减少了99.5%(图五)。更重要的是，更佳异型水路的产品翘曲位移在三个轴向及总位移的量值都是最轻微的，分别比传统水路及无水路系统还要改善了24.05%及56.01%(图六)。