- 客戶: TomTom Asia 通騰科技
- 地區: 台灣
- 產業: 電子
- 解決方案: Moldex3D eDesign Package / Moldex3D MCM Module
大綱
此案例為衛星導航車架機構元件(圖一)。衛星導航車架機構元件之尺寸與強度扮演相當關鍵角色，若車架機構的尺寸與強度不佳，將直接影響使用的功能性與可靠性，因此首要任務是確實控制其尺寸精度與縫合線位置。然而如何憑傳統經驗預測射出成品之品質，以防止縫合線、外觀凹痕與變形等潛在問題，是一項很大的挑戰。若要同時確保產品品質與降低開發成本，就必須找到適合的解決方案，並考慮以特殊製程「雙色射出成型」來避免目前產品開發所遇到的問題。通騰科技藉由Moldex3D的多材質射出成型(MCM)模組來進行產品設計驗證及製程優化。透過模流分析，可在實際生產前了解塑料流動、成品外觀與翹曲變形等現象，並藉此提供模具與澆口位置設計變更建議，有效解決實務問題並提高產品品質。
圖一 本案例為衛星導航車架機構元件
挑戰
- 在結構強度及外觀設計限制下，肉厚處無法進行掏肉處理。
- 為了滿足結構強度，物件球型插口處與橫梁處不能出現縫合線。
- 因為球型插口處厚度設計差異，可能出現潛在縮痕問題造成明顯外觀缺陷。
- 產品主要部位有高度縮水與變形風險，直接衝擊產品尺寸精確度。
圖二 產品設計
解決方案
為達成良好的產品品質與降低開發成本，通騰科技藉由Moldex3D一般射出與多材質射出成型(MCM)模組，在開發初期驗證產品設計與模具設計。
效益
有效提升產品品質
- 產品凹痕消除
- 有效控制縫合線位置，防止產品斷裂等問題
- 符合產品尺寸精度要求
- 產品縮水率大幅改善45-60%
- 產品平整度大幅改善40-50%
優化生產製程
- 有效提升40%生產良率
- 節省用料，降低生產成本
案例研究
雙色射出成型能使產品複雜多樣化，也能有效節省組裝時間與費用，因而此製程技術已廣泛應用於許多產品的生產上。由於某些產品有結構強度及外觀設計的限制，厚件處無法進行局部薄化處理，因此選擇同種料之雙色射出成為解決策略之一。此案例主要目的是希望藉由Moldex3D對一般射出成型的模擬分析結果，評估產品外觀凹痕與變形可能性。結果呈現產品主要部位有高度縮水與變形風險，直接衝擊產品功能與外觀。為有效解決此問題，並兼顧設計造型與結構強度，於是採用同種料之雙色射出成型製程。
圖三 原始設計使用傳統射出成型製程
圖四 Moldex3D模擬分析─原始設計產品主要部位厚件處容易積熱，有高度縮水與變形風險
圖五 設計變更1
圖六 設計變更1：流動分析─縫合線縫合線位置不佳，容易導致產品斷裂
通騰科技藉由Moldex3D多材質射出成型MCM模組模擬產品改變兩段式接續射出的設計。經由模擬分析發現，設計變更第一組(圖五)產品會有流動不平衡現象，而產生縫合線。同時縫合線位置不佳，成為產品的另一個隱憂，導致使用時容易龜裂，甚至斷裂。
得知第一組的設計變更無法有效解決縫合線位置不佳的問題，通騰科技接下來改變同質材料兩射的射出順序，以及進膠口的位置設計，以求有效解決產品縫合線、翹曲變形與凹痕等問題。Moldex3D分析結果發現，設計變更第二組(圖七)能有效解決縫合線問題，並大幅改善產品整體的翹曲度，為最理想的設計。
圖七 設計變更2
圖八 設計變更2：流動波前分析無明顯的縫合線的產生
最後通騰科技透過實際試模與模擬分析結果之比較，證明Moldex3D分析之準確性。藉由Moldex3D一般射出與多材質射出成型(MCM)模擬分析，通騰科技有效解決產品外觀凹痕與降低翹曲變形問題，達到產品尺寸精度要求。
圖九 Moldex3D分析準確預測原始設計(左)在肉厚處有高度縮水與變形風險(右)
圖十 Moldex3D分析準確預測設計變更1(左)有縫合線位置不佳問題，與實際試模結果(右)相符
結果
透過Moldex3D的模擬結果，通騰科技在開發初期就可清楚掌握成品行為，並提供有效建議方案。在進行實際試模與模擬分析結果的比較時，也驗證了模流分析的準確性。最後並順利解決了製造過程中產生的產品瑕疵問題，進而達到最佳的產品和模具設計。