作者：Blackcad Engineering CAE工程师Przemyslaw Narowski
- 客户：Blackcad Engineering
- 国家：波兰
- 产业：医疗
- 解决方案：Moldex3D Professional Package, Studio, 光学分析模块, 黏弹性分析模块, 流动分析模块, 保压分析模块
Blackcad Engineering的企业目标为持续不断精进其技术和服务。Blackcad一直以来致力于3D扫描及3D打印技术的仿真和系统优化，并持续引进专业人才，以提供客户全方位且高规格的工程服务为目标。(来源)
大纲
在新冠疫情期间，许多单位都参与了「COVID-19响应计划」，其中产业界也投入个人防护设备的制造，例如口罩、面罩等。本案例中的面罩产品，想法源自目前对于可快速且一步生产完成的防护产品需求。此产品过去须由至少三项组件组合而成：护罩、头盖及耳带。而Blackcad对此产品的设计目标，为在射出成型完成后，不须经过组装程序即可直接配戴使用。
挑战
- 制造出一款可一体成型的面罩产品。此产品原先皆以冲压或3D打印方式生产。
- 确保面罩的光学特性，原因是此部分将决定使用时的舒适度。
解决方案
使用Moldex3D Professional解决方案仿真成型系统，不仅可对系统进行建模以识别典型的成型工艺缺陷（如浇口压力值过大），还可以模拟注塑部件的光学特性以消除产品缺陷。
效益
- 及早侦测会导致射出成型产品的无法生产的缺陷
- 成功找出会导致产品不易使用的光学缺陷问题
- 制造出可协助抗疫的防护工具
案例研究
本案例中，Blackcad尝试设计一种注塑成型的面罩，可直接「包裹」在人的头上，并期望产品可一体成形，生产后不须组装便可直接配戴。
首先进行Moldex3D标准FPW(流动、保压、翘曲)模拟，结果发现竖浇口压力峰值非常高(136MPa)。
因此Blackcad将整体肉厚由2.0mm调整为1.5mm，再次进行FPW模拟。结果显示竖浇口压力虽略获改善，却出现了短射问题。
接下来引进新的导流，使耳带几何中的熔胶分布较为均匀。
此变更成功让熔胶完全填满模穴，但竖浇口压力仍偏高，使得流动时会产生残余应力，将导致新设计出的面罩光学性质不佳。
Blackcad咨询了材料供货商之后，决定以黏性较低的材料来代替原本使用的TPE。以新的ANSA创建实体网格模型后，再进行Moldex3D流动、保压、翘曲及光学仿真。
分析结果显示，竖浇口压力、残余应力及最后的光学延迟值皆有改善。
结果
透过Moldex3D的仿真，原本可能造成产品无法制造的潜在缺陷，都可及早侦测出来。此外，事先仿真出产品的光学性质，也可帮助Blackcad预测出典型的成型问题，避免终端消费者使用到瑕疵产品，对于Balckcad的客户而言，也是一大帮助。
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