何謂模流分析

模流分析是指透過軟體，模擬且計算塑料在模具內流動變化、分布均勻以及成形等情境，可以協助模具設計避開不適合的設計，也可以被應用在協助產品開發以及優化製程。大多數人對模流分析的迷思就是以為將相關數據輸入軟體，透過數學模式計算結果，就可以獲得到完美的模具設計，但事實不然，畢竟模流只是現象的呈現，如何透過分析以及應用分析結果，才能發揮模流分析的最大價值。

模流分析大解密—專業與經驗

跨領域的專業結合

多數模具製造商會把模流分析委外處理，最主要的原因是無法找到合適的模流分析工程師，操作軟體並不難，真正困難的是如何分析的結果，而且應用在模具設計，這樣的轉化應用至少包含三個專業領域：

1.    對塑膠原料特性的了解

2.    熟知模具流道設計

3.    對於模具加工製程有一定的熟悉度

 

模流分析從數據轉化到應用需要具備三個領域專業，包含塑料特性、模具設計以及加工製程。這不是一個工程師就能完全掌握，而是需要團隊合作。

 

然而實務上，要找到一個工程師對於三個領域的專業都相當了解，是相當困難的，除非工程師本身對於相關領域都有實際經驗，但這需要長時間的累積，何況在塑膠成型的許多方法中，每一種類型所對應的模具設計，都有不同的專業考量，比如射出與押出成型模具的考量點就不盡相同，因此就算工程師對於射出成形熟悉，也不代表能夠精準分析押出模具模流分析，甚至於有些塑料的特性還會細分為適用於射出成形或其他成型方式。

 

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反覆測試來自於經驗累積的價值

 

模具設計會透過模流分析找出適合設計，但這不是一步就可以到位的，模流軟體操作中需要輸入相當多的參數，當模流結果出現不符合預期時，就必須進行參數調整，包含生產參數或是設計參數，生產參數多半來自於客戶的生產條件以及塑料物性，在生產參數不變下，要去調整那個參數達成預期結果，這就跟模具設計的經驗有密切關係。

 

以押出成形來說，乍看之下每組模具的流道都很相似，但以形狀可大致分為T型、衣架型和魚尾型，就算是同樣採用衣架型流道設計，主副流道的深淺、弧度，成形段的長度高度等，每一個細微參數的調整，都可能影響最終成形結果，因此要做好幾次的調整與模型計算，此過程稱之為「試模」，調整參數過程中還要考量到加工製程，透過反覆確認，讓模擬與現實間的差距縮到最小，才能找出所謂最適合的流道設計。

 

模具設計光是流道形狀就有所不同，即使使用相同流道形狀，每個設計與加工參數的細微不同，都可能影響成形結果。

 

因此一份完整的模流分析，不僅是一個計算結果，而是一個結合不同專業領域的團隊，透過彼此經驗交流而淬鍊出來的結果。

 

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讓模流分析為你打開更多可能性

 

模流分析除了用在模具優化設計之外，更可以延伸到優化產線製程以及輔助開發產品，生產配方調整是否有甚麼影響？更改配方之後要如何找出適合生產參數？到底那組生產參數適合？

 

案例一：為了因應市場需求，將現行的生產配方比例調整，不確定是否可以使用原模具生產，測試需要花費大量時間與原料成本。

 

解決方案：

針對調整後的配方進行原料物性檢測，從模流分析呈現結果可以看到，在生產操作條件以及規格不改變的情況下，如果只看出料均勻度，差異度不大，但團隊發現另一個分析報告中無法呈現的狀況，這是在做分析時的經驗判斷，更改過的配方固體含量較原配方高，也就是說如果客戶只是要做簡單的更改配方後試生產，現有模具可以因應，但若要常態性的長期生產，配方的高故含量如果無法透過其他方式，確保溶融完全，可能會容易產生在模腔內積料焦化，建議客戶可以在調整其他生產參數，或是配方比例，也建議更換模具來因應新配方。

 

1-3號原料為客戶其他使用配方，但市場規模較大的需要使用4號配方，5號配方為調整比例新配方，如果只是單純看計算出來的均勻度結果，而沒有進一步的專業分析解讀就會產生誤解。

 

透過團隊分析建議，客戶可以避免過多在測試上耗費許多時間與金錢成本，同時能夠對於新配方調整有更明確的調整方向。

 

案例二: 客戶新產品經過測試進入量產階段，要新設產線，在新產線成立前使用現行產線生產，雖然能達到生產需求，但客戶認為提模腔壓力，可能會使產品良率提升，但又擔心調整了壓力值，會有其他的影響。

 

解方：

新產品配方經模流分析發現，即使目前模具並非針對新產品配方設計，但因為新舊配方物性相近，因此在均勻度上差異不大，但模腔內壓力值能夠增加的數值有限，如果要符合客戶需求提升模腔內壓力，在新模具的流道設計的曲度以及深度可以略為修改，讓模腔壓力提升但保持良好的均勻度表現。

 

透過分析讓客戶可以先針對現有生產模式進行調整，也讓客戶釐清在新產線模具的設計方向。

 

左圖為新產品配方使用現有產線模具生產，經模流分析得到在維持均勻度的狀態下，可增加模腔壓力的極限，右圖則是建議在新產線模具進行設計微調，可以讓模腔內壓力提升同時得到較好均勻度，符合客戶製程需求。

 

案例三：使用塞料機構調整寬幅時，如果同步調降兩側溫度節省能源，對產品成形影響可能有哪些。

 

解決方案:

透過模流分析客戶所使用的六種不同配方，使用塞料機構會讓模腔內壓力增加，但因為模具流道設計時會將這因素考量進去，透過設計讓模腔內的塑料分布均勻影響降到最低，但在使用塞料機構時同步降低兩側溫度，在某些配方無顯著影響但對某些配方影響較大，可以根據此現象去做生產時的調整參考。

此為1號配方模擬分析，左側為不使用塞料機構情形的分布，中間呈現的是使用塞料機構，可以看到壓力值明顯增加，模腔內側邊塑料流動路徑順塞料機構流動，右側則是使用塞料機構同時降溫的情形，影響側邊塑料流動，可以看見壓力略增，而且流動狀態改變。

 

此為2號配方模擬分析，左側同樣是未使用塞料機構，中間為使用塞料機構，右側則為使用塞料機構同時側邊降溫，從分析可以看出兩個配方對於溫度的敏感度不同，變化幅度也不相同，可提供給客戶在調整生產條件時的參考依據。

 

 

模流分析不僅是工具，更是一項結合專業知識和豐富經驗的技術，可協助模具設計者做出更加符合生產需求的模具，透過專業團隊經驗判斷與細緻調整，可以提供客戶在產品開發、產線優化和製程改良方面，更多的建議與解決方案，提升競爭力以及提高產能。