计算机辅助工程(CAE)模流分析技术日臻成熟,可以在开发模具前预测产品的问题点,减少实际试误的成本与时间,提升生产效率及产品质量。为了提供更准确的分析预测结果,开发者能更有信心地参照仿真结果来设计产品与模具,Moldex3D在R15版本新增了「全耦合制程模拟」。此种分析计算的特点在于每一个时间步进下,程序求解器间会交换数据,让仿真结果更贴近真实。以下分别说明传统与全耦合分析的特点。
传统分析流程
由于充填、冷却、保压、翘曲分别是不同的分析程序,且是依序执行,而非同时执行,因此不同程序之间的沟通必需透过档案的形式来完成。档案的沟通是单向程序,例如在执行充填分析的时候,冷却分析已经执行完毕,并且要交换信息的档案已经写好,不能实时互动。此外,如果想要越频繁的沟通,需要使用的档案及硬盘空间也会越多。
全耦合制程分析流程
在全耦合分析流程下,充填、冷却、保压、翘曲的计算核心已互相整合,因此可同时执行四种计算,亦即在模具内的各种物理量是可以互相影响的。全耦合分析不但可更贴近与成型实务的程序与可靠度,还能用于预测易积热的复杂产品几何。
图一是全耦合分析与传统分析流程的案例说明,以及两者的分析结果、充填压力与产品冷却结束时温度分布比较。充填阶段中的剪切升温,与冷却阶段之模具温度,二者会有较高频率的交互作用;而全耦合分析能够考虑以上情形,因此能计算出更显著的积热效果,这点从压力分析结果的差异就可看出。全耦合分析(97.5℃)计算的最高温较传统式(86.1℃)高出近11.4℃;压力数据也在相对更容易传递的状况下,全耦合分析的产品内部平均压力(1.75MPa)也比传统式(2.04MPa)低了将近0.29MPa。
图一 全耦合分析与传统分析流程结果对照
由以上案例可见Moldex3D新的全耦合分析功能,能够进一步提升分析的准确性。尤其针对产品几何结构复杂度高且多样化的汽车产业,以及产品尺寸精度要求在微米(μm)的光学镜头等产品,其准确且具说服力的预测结果就显得更加重要,能够帮助产业获得更可靠的产品设计建议,避免试模的巨大成本浪费。