確定最適合的成型參數
改進了通過模塊扭曲零件的問題。
Moldex3D的DOE
 |
|
國立台灣科技大學（NTUST）成立於1974年8月1日，是台灣第一所專門以技術和職業教育為目的的高等教育機構。他們的目標是創造一個培養下一代高技能工程師和管理人員的環境，通過擴展來滿足經濟和工業快速發展所產生的需求。自研究所成立以來提供的不同課程（來源：www-e.ntust。教育.tw ) 。
執行摘要
鑄造是製造隱形眼鏡的最常見方法之一。反應注射成型技術是製備隱形眼鏡的工藝，包括前殼和基殼，注入兩殼之間的聚合物硬化成隱形眼鏡。因為隱形眼鏡的生產標準要求尺寸精度很高。零件變形應嚴格控制在可接受的低公差範圍內。因此，NTUST 的研究人員轉向 Moldex3D 仿真技術；他們使用 Moldex3D 的 DOE 模塊來模擬注射過程，並能夠找到最佳的工藝設置，從而成功地進行設計更改以改善零件翹曲。
圖 1. 隱形眼鏡的前殼和基本殼。
挑戰挑戰
- การควบคุมที่จำกัดในเรื่องขนาดของผลิตภัณฑ์เนื่องจากการใช้วิธีการผลิตแบบ multi-cavity ในการผลิตจำนวนมาก (mass production)
- ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปจำเป็นต้องมีความแม่นยำทางเรขาคณิตสูง และจำเป็นต้องใช้กระบวนการทุติยภูมิ(secondary processing)เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายออกมา ดังนั้นจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นที่จะต้องลดปัญหาการบิดเบี้ยวในขั้นตอนการผลิต
วิธีการแก้ปัญหา
ใช้โมดูล DOE ของ Moldex3D เพื่อหาการตั้งค่ากระบวนการที่เหมาะสมที่สุดเพื่อที่จะปรับปรุงปัญหาการบิดเบี้ยวของชิ้นส่วนให้สำเร็จ
ประโยชน์ที่ได้รับ
- ส่งเสริมการวิจัยทางการศึกษาและช่วยให้นักวิจัย NTUST และนักเรียนได้รับประสบการณ์จากการปฏิบัติในการใช้ซอฟต์แวร์ CAE เพื่อให้เห็นภาพพฤติกรรมการเติม(filling)
- ลดเวลาการทดลองแม่พิมพ์และลดความเสี่ยงเช่นเดียวกับการประหยัดค่าใช้จ่ายแรงงาน
- มีอัตราการปรับปรุงโดยรวมต่อการบิดเบี้ยวของชิ้นงาน28%
กรณีศึกษา
กรณีนี้เป็นกรณีที่สมบูรณ์แบบที่แสดงให้เห็นว่านักวิจัย NTUST ประเมินและระบุสภาวะการขึ้นรูปที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตคอนแทคเลนส์เพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมแม่พิมพ์ได้โดยการใช้ซอฟต์แวร์การจำลอง CAE ของ Moldex3D อันดับแรก มีการใช้โมดูล DOE ของ Moldex3D เพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงการหดตัว จากนั้นจะได้พารามิเตอร์ที่ดีที่สุดสำหรับนำไปเปลี่ยนแปลงการออกแบบ ด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
วัตถุประสงค์หลักของกรณีนี้ คือ การลดปัญหาการบิดเบี้ยวซึ่งทำให้ระยะการเคลื่อนที่ทั้งหมดเป็นปัจจัยทางคุณภาพที่มีผลต่อคุณภาพชิ้นส่วน จากนั้นเลือก 4 พารามิเตอร์อื่นๆ ที่มีนัยสำคัญให้เป็นปัจจัยควบคุมซึ่งจะส่งผลกระทบต่อสภาวะการบิดเบี้ยวในการตั้งค่าโมดูล DOE ของ Moldex3D ปัจจัยควบคุมที่แสดงในรูปที่ 2 จะเป็นอุณหภูมิแม่พิมพ์ อุณหภูมิของ melt ความดันในการอัดย้ำและเวลาในการหล่อเย็น การออกแบบวิธีการทดลองเชิง CAE จะถูกนำไปใช้ในการวิเคราะห์ผลกระทบของแต่ละปัจจัยที่มีอิทธิพล ผลกระทบโดยตรงของแต่ละปัจจัยได้มีการคำนวณและแสดงผลดังแผนภาพการตอบสนองต่อปัจจัย(รูปที่ 3) จากรูปที่ 3 ระบุว่าปัจจัยควบคุม B (อุณหภูมิของ melt) เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด
รูปที่ 2 ปัจจัยคุณภาพและปัจจัยควบคุมของโมดูล DOE ของ Moldex3D
รูปที่ 3 แผนภาพการตอบสนองต่อปัจจัย
นอกจากนี้ตามการวิเคราะห์ของ Moldex3D (รูปที่ 4) มีการตรวจพบพฤติกรรมการไหลที่ไม่สมดุลในการออกแบบแบบเดิม เมื่อทำการ filling ที่ 80% พบว่า basic shell ถูกเติมจนเต็มเรียบร้อยแล้ว ในขณะที่ front shell ยังคงถูกเติมไปน้อยกว่าครึ่ง จากผลลัพธ์ที่ได้ จะมีการขยายขนาด gate ของ front shell ให้กว้างขึ้นเพื่อช่วยให้ filling ได้เร็วขึ้น (รูปที่ 5) การจำลองของ Moldex3D จะถูกนำมาใช้อีกครั้งเพื่อทดสอบประสิทธิภาพของการออกแบบใหม่ที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงแล้ว จากรูปที่ 6 จะเห็นถึงการปรับปรุงอย่างนัยสำคัญต่อความสมดุลในการไหล เนื่องจากความจริงที่ว่ากรณีนี้เป็นเพียงแค่สำหรับวัตถุประสงค์ของการศึกษาทางวิชาการที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อช่วยให้นักเรียนเข้าใจวิธีการใช้เครื่องมือการจำลอง CAE ในการทำนายและการปรับปรุงปัญหาการขึ้นรูป ถ้ามีการทดสอบการออกแบบที่มีการเปลี่ยนแปลงมากขึ้น การปรับปรุงประสิทธิภาพของการ filling จะสามารถมีการปรับปรุงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
รูปที่ 4 การออกแบบเดิม
รูปที่ 5 การเปลี่ยนแปลงการออกแบบ
รูปที่ 6 การวิเคราะห์ Melt front time หลังการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ
ตารางต่อไปนี้ (ตารางที่ 1) แสดงให้เห็นถึง ผลการจำลองของการออกแบบเดิม, DOE (ที่เหมาะสม) และการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ ด้วยความช่วยเหลือของโมดูล DOE ของ Moldex3D และการเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่มีประสิทธิภาพ ทำให้คาดว่าอัตราการปรับปรุงโดยรวมจะสูงถึง 17.28%; ดังนั้น ปัญหาเรื่องระยะการเคลื่อนที่ไปจะมีการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ(รูปที่ 7)
Table 1 The comparison table
รูปที่ 7 การเปลี่ยนแปลงของการบิดเบี้ยว
ผลลัพธ์
Moldex3D 的 DOE 模塊不僅可以幫助 NTUST 的研究人員可視化注塑過程，它還有助於識別影響零件質量的最重要影響因素，以優化工藝設置以有效改善翹曲問題。Moldex3D 還為研究人員和 NTUST 的學生提供實踐機會，以獲得實際經驗並學習如何使用 CAE 仿真軟件有效降低生產風險，避免在職業生涯開始前的反複試驗。他在業內