纖維強(qiáng)化熱塑性復(fù)合材料(FRT)常用於汽車及航太產(chǎn)業(yè)，以減輕車輛重量和改善燃油效率。處理FRT的方式包括快速、高自動(dòng)化的壓縮成型和射出成型技術(shù)，將纖維和樹脂運(yùn)送至模腔。纖維強(qiáng)化塑料的非等向性流動(dòng)行為主要取決於纖維排向狀態(tài)。

Moldex3D壓縮成型模擬

以實(shí)務(wù)上的壓縮成型的片狀玻璃熱塑性塑料(GMTs)而言，纖維排向所產(chǎn)生的非等向性流動(dòng)，會(huì)使圓盤狀的產(chǎn)品被擠壓成為橢圓形。一般情況下，純樹脂在射出成型中的熔膠波前是平滑的，且以自由表面往外延伸。已知當(dāng)長(zhǎng)纖/短纖熔膠的纖維濃度較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些特定且不規(guī)則的流動(dòng)特徵，亦即自由表面會(huì)沿著模腔內(nèi)以較快的速度前進(jìn)。

在Moldex3D與美國(guó)普渡大學(xué)合作的研究中，普渡大學(xué)復(fù)合材料制造及模擬中心的Dr. Favaloro及Prof. Pipes提出了IISO (informed-isptropic)黏性理論，Moldex3D則將此應(yīng)用至模擬軟體中。透過(guò)Moldex3D射出成型和壓縮成型非等向性流動(dòng)模擬，是很重要的。最近Moldex3D IISO模型也獲得美國(guó)專利，并發(fā)布於科學(xué)期刊。

Moldex3D的模擬中，在壓縮成型系統(tǒng)內(nèi)最初的纖維配向分布是X軸單向，材料為聚丙烯(200。C)加上25%的長(zhǎng)玻璃纖維(展弦比L/D=360)，最終的流動(dòng)波前明顯由原本的圓形轉(zhuǎn)變成橢圓。此外在模擬結(jié)果中，添加50wt%短玻纖(展弦比L/D=20)的Polyamide66，流動(dòng)波前也顯示自由表面會(huì)沿著側(cè)壁以較快的速度前進(jìn)。

到目前為止，即便是要使用最頂尖的CFD軟體模擬此纖維排向所導(dǎo)致的非等性流動(dòng)行為，仍是一大挑戰(zhàn)。因此IISO黏性理論對(duì)於掌握非等向性流動(dòng)，是非常關(guān)鍵的技術(shù)。在Moldex3D現(xiàn)行版本的纖維耦合分析技術(shù)，可廣泛運(yùn)用於射出及壓縮成型產(chǎn)業(yè)，幫助預(yù)測(cè)纖維復(fù)材的制造。

（本文作者為科盛科技研究發(fā)展部專案經(jīng)理曾煥??博士）