本研究藉由模流分析軟體—Moldex3D預(yù)測(cè)不同材料的流動(dòng)情形，供設(shè)計(jì)者與生產(chǎn)者評(píng)估同一套模具是否套用不同材料的可行性。案例為光寶團(tuán)隊(duì)透過Moldex3D整合不同材料及大小的模穴，規(guī)劃冷熱流道的配置及結(jié)合線的優(yōu)化處理。光寶團(tuán)隊(duì)先從問題的分析和驗(yàn)證了解產(chǎn)品及模具的可行性，不僅避免傳統(tǒng)的試誤法，還透過自動(dòng)化團(tuán)隊(duì)的協(xié)助與整合，實(shí)現(xiàn)射出後的產(chǎn)品自動(dòng)壓合等工作，從而減少後段組裝所需的人力。
目前的挑戰(zhàn)為不同尺寸產(chǎn)品若要共用一套模具，須克服以下問題：流動(dòng)不平衡、外觀澆口應(yīng)力痕、大尺寸按鍵的外觀結(jié)合線、產(chǎn)品尺寸變異與變形問題。而透過Moldex3D Designer BLM在實(shí)體網(wǎng)格層數(shù)上不但能夠做有效的剪切生熱評(píng)估，透過Moldex3D應(yīng)用則能夠精準(zhǔn)地控制流道直徑、配置，以及生產(chǎn)所需的料溫、模溫；所產(chǎn)生的效益除了評(píng)估產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)的可行性，還能夠解決流動(dòng)不平衡、外觀結(jié)合線等問題。
目前筆記型電腦鍵盤的鍵位佈局可以分為四大語(yǔ)系，分別為US、UK、BZ、JP等四種。以HP為例：紅色圈起處為各語(yǔ)系鍵位佈局不同的地方。故一個(gè)機(jī)種的開發(fā)來說，不同大小的按鍵會(huì)需要開各式各樣不同穴數(shù)的模具套數(shù)來因應(yīng)。如此將造成模具上的管理不便，需要多組人力去進(jìn)行頻繁的上模、架模、下模、換模等。
其次後續(xù)的人工組裝需要相當(dāng)多人力一顆一顆按壓組裝，這並不符合成本效益。故需結(jié)合成套製品模具（Familymold）射出成型加上自動(dòng)化組裝來節(jié)約人力與機(jī)臺(tái)成本。
| 圖一 : 不同語(yǔ)系鍵盤按鍵尺寸差異（紅框處） |
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成套製品模具（Familymold）需要精確的考量剪切生熱造成的流動(dòng)不平衡，且客戶要求使用不同材料進(jìn)行生產(chǎn)，為了解決上述問題，模流分析勢(shì)必不可失的一環(huán)，模流分析不僅可以減少實(shí)際測(cè)試時(shí)產(chǎn)生的成本，更可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)問題改善的設(shè)計(jì)變更驗(yàn)證，大大降低模具開發(fā)及試模成本。
本研究藉由Moldex3D預(yù)測(cè)不同材料的流動(dòng)情形，供設(shè)計(jì)者與生產(chǎn)者評(píng)估同一套模具是否套用不同材料的可行性；Moldex3D Designer BLM在實(shí)體網(wǎng)格層數(shù)上能夠做有效的剪切生熱評(píng)估，且可以精準(zhǔn)的控制流道直徑、配置、以及生產(chǎn)所需要的料溫、模溫等做精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，以避免成型上可能遇到的問題如流動(dòng)不平衡、結(jié)合線問題。
首先，進(jìn)行不同材料是否可以共用同一套模具的驗(yàn)證， （圖二為不同材料間的黏度對(duì)剪切率圖），可以發(fā)現(xiàn)四支材料之間的黏度差異甚大，但不同材料分別進(jìn)行分析後，可以發(fā)現(xiàn)不管是流動(dòng)行為、射出壓力與鎖模力皆有相似的結(jié)果，代表這四支材料可以使用同機(jī)臺(tái)、同模具進(jìn)行生產(chǎn)。
| 圖三 : 不同材料之流動(dòng)波前圖（80%） |
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接著進(jìn)行成套製品模具（Familymold）流動(dòng)平衡分析，業(yè)界在進(jìn)行成套製品模具流道設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)使用魚骨型流道與雙澆口設(shè)計(jì)（圖六），但這兩個(gè)設(shè)計(jì)都會(huì)帶來流動(dòng)不平衡及流動(dòng)遲滯的問題。因此透過Moldex3D分析，適時(shí)改動(dòng)流道尺寸、澆口位置、澆口數(shù)量來達(dá)到流動(dòng)平衡的設(shè)計(jì)（圖七為原始設(shè)計(jì)，圖八為優(yōu)化後設(shè)計(jì)遮蓋處為機(jī)密，不可公開）。
當(dāng)原始設(shè)計(jì)在充填比例42%時(shí)，第一排體積較小的模穴已經(jīng)充填完成，但其餘幾處模穴皆尚未填飽，如此將造成部分穴數(shù)過保壓容易有毛邊等問題；而經(jīng)過優(yōu)化後設(shè)計(jì)的組別，在充填比例70%時(shí)，所有模穴相較於原始設(shè)計(jì)有更平衡的充填行為，表示此優(yōu)化設(shè)計(jì)解決流動(dòng)不平衡問題。不僅如此，優(yōu)化設(shè)計(jì)甚至還改善了結(jié)合線數(shù)量（圖九）、剪切應(yīng)力分布（圖十），與降低進(jìn)澆口壓力（圖十一），降低生產(chǎn)時(shí)的困難度。
| 圖六 : 魚骨型流道與雙澆口設(shè)計(jì) |
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| 圖七 : 原始設(shè)計(jì)（充填比例42%） |
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| 圖八 : 優(yōu)化後設(shè)計(jì)（充填比例70%） |
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| 圖九 : 設(shè)計(jì)變更前後之結(jié)合線比較圖 |
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| 圖十 : 設(shè)計(jì)變更前後之剪切應(yīng)力比較圖 |
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| 圖十一 : 設(shè)計(jì)變更前後之進(jìn)澆口壓力曲線比較圖 |
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結(jié)果
研究結(jié)果顯示，藉由Moldex3D便捷地修改冷流道設(shè)計(jì)，可有效改善產(chǎn)品流動(dòng)平衡度，整體的澆口遲滯問題也有效改善。此外，均勻的保壓也有效的降低了毛邊問題。因流動(dòng)平衡度的改善，射出壓力也由148MPa降低至120MPa左右，有效降低鎖模力，如此甚至可將原本需要350噸的機(jī)臺(tái)降低至250噸。
另外，原本結(jié)合線過長(zhǎng)造成外觀明顯缺陷以及拉拔強(qiáng)度較弱等問題，也因?yàn)槭褂肕oldex3D在初始設(shè)計(jì)階段即可排除，從而改善外觀與結(jié)合強(qiáng)度。
