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進階模內裝飾模擬技術 縮短開發週期
 

【作者: 科盛科技】   2017年08月02日 星期三

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印刷技術的應用範圍遍及多項產業,除了一般用紙外,還應用在筆記型電腦機殼、手機面板、電路板、液晶面板、汽車儀表板、日用品等產品上;可印刷的材質包括塑膠、金屬、玻璃、陶瓷等。在過去的塑膠產品製造中,往往需要對產品表面進行電鍍、噴塗、印刷等二次加工;隨著市場需求提高,近年來發展出一項嶄新的塑膠裝飾技術─模內裝飾(In-Mold Decoration, IMD),它結合印刷與射出成型等技術應用,使射出塑膠成型品的表面不但耐磨擦、耐刮傷、耐腐蝕,且呈現精緻美觀的色彩與質感。


常見的製造問題

在此新技術發展過程中,有兩個常見的製造問題:一是在充填階段常出現的沖墨(Ink wash-off)現象;二是產品冷卻過程中,因各部位冷卻不均勻而導致產品翹曲或扭轉變形。這些問題往往需要數次的設計迭代,過程費時費力。


為解決上述問題,可利用CAE模擬技術事先了解充填過程中的模內動態行為,並藉此優化產品設計。為了得到更精確的模內裝飾分析結果,Moldex3D在最新的 R15版本中強化了分析功能,可精準地分析模內裝飾薄膜之溫度分佈,再藉由求解處理器模擬塑料的流動溫度、速度場並配合產品幾何特性,進一步預測可能發生的沖墨現象。


透過分析模內裝飾之溫度場,可以更加準確地了解模具溫度之變化,了解產品冷卻行為與體積收縮現象,並藉此優化產品設計、降低產品翹曲及成型缺陷。此外,Moldex3D獨家在模內裝飾模擬的前處理流程中支援邊界條件選項,協助用戶以更快速、更簡單的方式處理飾件網格層。另還有「沖刷指數」預測功能,能讓產品設計者精準預測沖刷狀況,確保高品質模內裝飾產品的產出。


模內裝飾製程案例

以下是模內裝飾製程的案例說明。此產品設定模具溫度為攝氏80度,塑料溫度為攝氏240度。藉由分析可以發現波前流動現象與實驗的結果相當吻合(圖一)。



圖一 : 成型流動波前隨時間變化
圖一 : 成型流動波前隨時間變化

再根據此流動行為檢查模型與模內裝飾表面的界面間的溫度變化,發現明顯的熱遲滯(heat hesitation)現象(圖二),此現象是因為裝飾層的熱傳導能力較差所造成。



圖二 : 模內裝飾的模具溫度分佈分析
圖二 : 模內裝飾的模具溫度分佈分析

由於模內裝飾製程需要進行產品表面加工和上色,在射出成型過程中,模內有許多因素容易造成產品瑕疵,因此使用者必須全盤了解模內動態行為,避免不良品產生。而Moldex3D的新穎模擬功能,除了可滿足使用者的需求,更可避免不斷重複試誤的過程,加速產品創新,省下可觀的時間和生產成本。


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