德国卡塞尔大学以模拟方法验证发泡射出之局部抽芯技术

客户简介
卡塞尔大学成立于1971年,是德国著名的公立大学,重点领域是技术与环境科学,教育与社会研究。(来源: https://www.uni-kassel.de/uni/en)

大纲

本项目主要探讨发泡射出制程的抽芯技术。相较于标准抽芯制程,本案例的产品只在局部膨胀,因此气泡的形成被限缩于特定区域。膨胀区和非膨胀区的产品结构形成,受到边界条件和制程参数设定的影响,交互作用非常复杂。利用Moldex3D发泡射出成型模块可以观察到结构成型的过程,并据此调整制程参数,获得理想的抽芯产品。

挑战

  • 材料、制程设定、几何边界条件等因素之间的复杂交互作用,都会影响到抽芯结果
  • 无法观察到发泡过程中的实际状况

解决方案

透过Moldex3D模拟发泡射出成型的抽芯状况,来预测模腔内的发泡行为,藉此调整适当的制程参数,以获得理想的抽芯结果

效益

  • 发泡射出成型的局部抽芯技术有更深入了解
  • 可视化气泡形成过程
  • 成功以模拟技术进行定性实验验证

案例研究

卡塞尔大学利用Moldex3D能深入分析发泡射出产品结构形成的完整过程。Moldex3D支持抽芯制程边界条件设定,能帮助预测在充填和保压阶段中,不同时间点的气泡尺寸、气泡密度和产品密度。软件中的感应节点对于记录膨胀和非膨胀区域中压力和气泡大小的关联,也有很大的帮助。
气泡最初于充填阶段形成,但在体积膨胀引发的第二次发泡前,就受到保压压力影响而消失了。图一为本案例中的气泡尺寸预测,从中可看出当抽芯完成后,气泡会膨胀得较大。而图二的仿真则显示,气泡越大,气泡密度越小。

图一 充填和保压阶段(体积膨胀前)以及充填完毕后(体积膨胀后)的气泡大小

图二 充填和保压阶段(体积膨胀前)以及充填完毕后(体积膨胀后)的气泡密度

图三显示产品密度的变化。膨胀区域的气泡形成会使该区的产品密度大减,而非膨胀区域的产品密度则仍然与未发泡材料的密度相近。

图三 充填和保压阶段(体积膨胀前)的产品密度以及充填结束后(体积膨胀后)的产品密度

Moldex3D软件中的感应节点是非常实用的功能,让用户可清楚洞察模腔内的发泡行为(图四)。

图四 膨胀区域A (SN5)及非膨胀区域B (SN7)感应节点上的压力和气泡尺寸之XY曲线

透过模拟分析,能够清楚调查发泡射出成型抽芯技术的效果。因此包括SCF含量(发泡剂含量)、膨胀率(抽芯距离)、延迟时间、保压压力和保压时间等参数的变,都能够掌握。

图五是不同制程设定的模拟结果,以SCF含量(发泡剂含量)与实际产品结构的关联为例,仿真和实验结果都显示,SCF含量越多,气泡就越小。实验数据也证明了Moldex3D预测的准确性。

图五 SCF含量与气泡大小的关联

结果

透过Moldex3D的协助,卡塞尔大学对发泡射出成型的局部抽芯技术能有更深入的了解,藉由可视化了解气泡形成过程,并成功以Moldex3D模拟及验证定性实验。


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