蔡司GOM三维扫描仪销售商

高精度·自动·批量·快速三维测量

Wechat-QR

Moldex3D帮助布达佩斯科技经济大学缩短80%冷却时间

LinkedIn
Email
Print

布达佩斯科技经济大学(BME)是匈牙利最大且最知名的科技大学。其机械工程学院则是全校最负盛名的学院,其中高分子工程学系更是历史悠久。

概览

射出成型中,质量不佳的冷却系统会导致温度分布不均,造成冷却时间延长,以及翘曲增加;有锐角的冷却水路更会提高应用上的难度。

冷却水路的优化,过去需要耗费大量的资金和时间;但在导入模流分析软件Moldex3D后即可大幅改善这些问题、缩短优化流程,并减少资源的消耗。在本专案中,BME团队提出运用智能成型以简化工作流程的想法,并说明如何藉由冷却优化流程节省制造时间。

该团队试验三种不同材质之模具嵌件(图1)、以及用传统方法及Moldex3D打造的冷却水路(图2)。经过试验不同组合(图3),顺利选出最佳冷却水路设计,从而缩短周期时间并减少翘曲。

Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图1:不同材质的模具嵌件
Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图2:(a)传统水路;(b)异型水路,包括(b1)双模穴及(b2)单模穴
Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图3:用不同的模具材质与水路组合进行实验。(a)P20模具搭配传统水路、(b) 铜制模具搭配传统水路、(c)DMLS──MS1模具搭配异型水路、(d)Hybrid──MS1和铜复合模具,搭配异型水路

面临的挑战与应对

本次案例面临的主要挑战分别为「传统的冷却水路设计,无法适当地冷却车顶零件」、「冷却不当时,冷却时间会变长,连带导致生产成本上升」、「冷却不均匀会导致较大的翘曲」,以及「传统方式的冷却优化需要耗费大量资源」。

Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图4:图为实验中使用DMLS设计(上排)与Hybrid设计(下排)分别在冷却(a)4秒、(b)5秒、(c)5.5秒及(d)6秒之后,于顶出时的温度分布

对于上述提到的挑战,研究人员试验了三种材质的模具嵌件,并分别搭配传统及异型水路。塑料射出成型软件Moldex3D能帮助加快冷却优化的速度、简化作业,并降低成本消耗。透过Moldex3D可视化模穴内部的功能,BME团队得以检验温度分布及冷却效率。使用异型冷却水路时,能均匀地进行冷却、缩短周期,以及减少翘曲(图5、6)。带来的效益如下:

  • 冷却时间缩短80%;
  • 材料用量从5kg减为0kg;
  • 减少能源用量;
  • 翘曲减少30%;
  • 冷却时间缩短18%。
Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图5:仿真周期开始后,达到顶出温度时的等值面。(a) t =9.95 s、(b) t = 10.95 s、(c) t = 11.95 s、(d) t = 12.95
Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图6:仿真开模时的表面温度。(a) t = 0 s、(b) t = 1.5 s、(c) t = 3 s、(d) t = 4.5 s

案例研究

本项目目的为比较传统水路与「智能」水路设计的效率。BME团队透过实验尝试缩短成型周期并减少翘曲。首先以原始的成型参数进行仿真,结果发现产品翘曲后的形状维持不变;在使用异型水路时,翘曲程度则较传统的轻微。而P20嵌件的设计翘曲量最小;混和嵌件的翘曲量最大(图7)

Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图7:模拟模具嵌件的翘曲结果──(a)P20、(b)铜制、(c)DMLS、(d)Hybrid

BME团队使用GOM光学量测仪来测量实际翘曲,如图8所示。使用铜制水路的产品翘曲量最大,与模拟结果不同,原因应是实际上的冷却时间较短(图9)。铜制嵌件冷却外壳的速度很快,核心处温度却还是很高,因此产品顶出后会有较大的翘曲。

Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图8:GOM光学量测仪
Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图9:实际测量不同嵌件的翘曲。(a)P20、(b)铜制、(c)DMLS、(d)Hybrid

接着透过实验来验证设计。传统与智能水路的检验结果相同;实际上,用铜制嵌件可达到快速生产的目标,但产品却会产生极大的翘曲。故BME团队认为最佳的设计为混和模具嵌件,可达到最少的翘曲和最短的周期时间(图10)。透过CAE模流分析软件Moldex3D的帮助,他们将整体的检验时间缩短四分之一,且减少资源消耗。

Moldex3D塑料模流分析方案 模流分析 塑料注塑 CAD软件
图10:实验及模拟结果对照

结论

相较于未使用Moldex3D的情形,BME团队在Moldex3D的辅助下,将冷却时间缩减了80%,将材料的使用从5公斤降至0,并节省能源消耗。经过冷却优化后,冷却时间则缩短18%,翘曲也成功降低了30%。

本文来源:ACMT协会

关于马路科技

马路科技成立于1996年,从逆向工程与快速原型应用整合,今日为华人市场上最专业的3D列印与3D扫描专家于各种产业。

马路科技陆续引进了工业设计(ID)、工业辅助检测(CAV)、雷射加工机设备、公仔设计服务、工程服务等的关键知识与技术。

最新消息

三维扫描仪案例视频

Scroll to Top

索取完整文章

亲爱的客户您好,此文章为限定阅读
烦请填写表单已获取完整文章,我们将指派专员于1~3个工作天为您寄送相关资讯到您​​所填写的信箱

十分感谢您的配合,马路科技祝您顺心

CAPTCHA image