- 客户：TomTom Asia TomTom
- 地区：台湾
- 产业：电子
- 解决方案：Moldex3D eDesign / Moldex3D纤维配向模块
(来源: https://www.tomtom.com )
大纲
大型联结车卫星导航车架的前盖，为了要满足组装及外观需求，必须要克服产品变形问题。在原始设计中，变形量已达2.3mm，远超过标准规格0.3mm以内的范围(图一)。TomTom利用Moldex3D模流分析软件，仿真多项设计变更的翘曲结果，成功选出最佳设计方案，满足产品尺寸要求。
挑战
- 试模结果发现严重的产品变形
- 产品接缝超过规格可容忍范围(须<0.3mm)
图一 产品变形导致接缝达2.3mm，超过标准规格
解决方案
TomTom利用Moldex3D eDesign和纤维配向模块进行翘曲变形问题诊断，模拟多项设计变更的温度、压力降及机械性质，成功优化产品设计，改善变形问题。
效益
- 产品接缝大幅缩小，由原本的2.3mm缩小至0.25mm
- 减少了3次的试模
- 良率由55%提高至92%
- 节省USD$20,000的成本，并缩短6周的研发时间
案例研究
本案例的产品是大型联结车卫星导航车架，主要功能为支撑导航仪器。为了改善严重的翘曲问题，TomTom利用Moldex3D eDesign模拟原始设计的成型条件，发现在原始设计中，产品组装的接合处有2.3mm的缝隙，超过了标准规格(须<0.3mm)。从Moldex3D模流分析结果(图二)可看出产品边缘有严重的翘曲。图二的虚线呈现其变形趋势，此现象会导致组装困难及外观瑕疵，也会直接影响产品的功能。
此外，透过Moldex3D仿真分析显示（图三），原始设计有剧烈的压力降，是导致产品变形的主因；另一项因素则是不均匀的热分布。因此接下来将以这两项因素作为设计变更的主要考虑，确保产品能兼顾美观和质量。
图二 原始设计的CAD模型(左)及模流分析结果(右)
图三 原始设计的浇口压力(左)与产品中央区域的积热(右)模拟结果
TomTom共考虑了产品积热、结构强度和压力降三项因素，共进行了六种设计变更，详细内容如表一所示。
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考虑的变形因素 |
设计变更 |
变更内容 |
目标 |
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积热 |
设变A |
在积热区域增加冷却水路 |
提高冷却效率，并减少模温差异 |
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结构强度 |
设变B |
在结构较弱处增加肋条 |
加强结构较弱区域，以维持产品形状 |
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压力降 |
设变C |
改变浇口位置及数量 |
改善流动平衡并减少压力降，使压力分布较均匀 |
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设变D |
增加壁厚0.3mm |
提高保压效率及熔胶穿透压力，以达到均匀的体积收缩 |
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设变E |
缩短流道长度 |
缩短流动路径，以提高保压压力，使体积收缩较均匀 |
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设变F |
将冷流道改为热流道 |
缩短流道长度(手法同设变E) |
表一 六种设计变更
表二为原始设计及上述六种设变的压力降和翘曲模拟结果比较。结果显示，设变C、D、E、F对减少翘曲的效果较为显著，因此TomTom结合这四种设计变更，做出最佳设计。图四为最佳设计与产品CAD模型的比较，可看出最佳设计的压力已达到最小(31.25MPa)，形状偏移情况也最轻微。
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表二 原始设计及六种设变的压力降和翘曲模拟结果
图四 最佳设计的侧面曲线偏移情形
经过以上的修正后，TomTom以Moldex3D eDesign模拟原始设计和最佳设计的翘曲情形。分析结果显示，最佳设计的接缝则已缩小到可接受的范围，翘曲问题也大幅改善。TomTom透过实际试模进行验证，并发现试模结果与Moldex3D模流分析结果高度相符。试模结果(图五)显示原始设计的接缝达2.3mm，最佳设计的接缝仅有0.25mm，是相当显著的优化。
图五 原始设计与最佳设计的试模结果
结果
藉由Moldex3D的分析，TomTom得以在实际生产之前，就清楚了解造成翘曲的各种因子及其贡献度，并整合其中有效因子作优化分析，获得最佳翘曲变形改善率，，最后进行实际设变修模后，成功改善产品翘曲，无须再使用整形治具，提升良率至92%。