- 客戶：TomTom Asia TomTom
- 地區：台灣
- 產業：電子
- 解決方案： Moldex3D eDesign / Moldex3D纖維配向模組
(來源: https://www.tomtom.com )
大綱
大型聯結車衛星導航車架的前蓋，為了要滿足組裝及外觀需求，必須要克服產品變形問題。在原始設計中，最大變形量已達2.3mm，遠超過標準規格0.3mm以內的範圍(圖一)。TomTom利用Moldex3D模流分析軟體，模擬多項設計變更的翹曲結果，成功選出最佳設計方案，滿足產品尺寸要求。
挑戰
- 試模結果發現嚴重的產品變形
- 產品接縫超過規格可容忍範圍(須<0.3mm)
圖一 產品變形導致接縫達2.3mm，超過標準規格
解決方案
TomTom利用Moldex3D eDesign和纖維配向模組進行翹曲變形問題診斷，模擬多項設計變更的溫度、壓力降及機械性質，成功優化產品設計，改善變形問題。
效益
- 產品接縫大幅縮小，由原本的2.3mm縮小至0.25mm
- 減少了3次的試模
- 良率由55%提高至92%
- 節省USD$20,000的成本，並縮短6週的研發時間
案例研究
本案例的產品是大型聯結車衛星導航車架，主要功能為支撐導航儀器。為了改善嚴重的翹曲問題，TomTom利用Moldex3D eDesign模擬原始設計的成型條件，發現在原始設計中，產品組裝的接合處有2.3mm的縫隙，超過了標準規格(須<0.3mm)。從Moldex3D模流分析結果(圖二)可看出產品邊緣有嚴重的翹曲。圖二的虛線呈現其變形趨勢，此現象會導致組裝困難及外觀瑕疵，也會直接影響產品的功能。
此外，透過Moldex3D模擬分析顯示（圖三），原始設計有劇烈的壓力降，是導致產品變形的主因；另一項因素則是不均勻的熱分佈。因此接下來將以這兩項因素作為設計變更的主要考量，確保產品能兼顧美觀和品質。
圖二 原始設計的CAD模型(左)及模流分析結果(右)
圖三 原始設計的澆口壓力(左)與產品中央區域的積熱(右)模擬結果
TomTom共考慮了產品積熱、結構強度和壓力降三項因素，共進行了六種設計變更，詳細內容如表一所示。
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考量的變形因素 |
設計變更 |
變更內容 |
目標 |
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積熱 |
設變A |
在積熱區域增加冷卻水路 |
提高冷卻效率，並減少模溫差異 |
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結構強度 |
設變B |
在結構較弱處增加肋條 |
加強結構較弱區域，以維持產品形狀 |
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壓力降 |
設變C |
改變澆口位置及數量 |
改善流動平衡並減少壓力降，使壓力分佈較均勻 |
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設變D |
增加壁厚0.3mm |
提高保壓效率及熔膠穿透壓力，以達到均勻的體積收縮 |
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設變E |
縮短流道長度 |
縮短流動路徑，以提高保壓壓力，使體積收縮較均勻 |
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設變F |
將冷流道改為熱流道 |
縮短流道長度(手法同設變E) |
表一 六種設計變更
表二為原始設計及上述六種設變的壓力降和翹曲模擬結果比較。結果顯示，設變C、D、E、F對減少翹曲的效果較為顯著，因此TomTom結合這四種設計變更，做出最佳設計。圖四為最佳設計與產品CAD模型的比較，可看出最佳設計的壓力已達到最小(31.25MPa)，形狀偏移情況也最輕微。
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表二 原始設計及六種設變的壓力降和翹曲模擬結果
圖四 最佳設計的側面曲線偏移情形
經過以上的修正後，TomTom以Moldex3D eDesign模擬原始設計和最佳設計的翹曲情形。分析結果顯示，最佳設計的接縫則已縮小到可接受的範圍，翹曲問題也大幅改善。TomTom透過實際試模進行驗證，並發現試模結果與Moldex3D模流分析結果高度相符。試模結果(圖五)顯示原始設計的接縫達2.3mm，最佳設計的接縫僅有0.25mm，是相當顯著的優化。
圖五 原始設計與最佳設計的試模結果
結果
藉由Moldex3D的分析，TomTom得以在實際生產之前，就清楚了解造成翹曲的各種因子及其貢獻度，並整合其中有效因子作優化分析，獲得最佳翹曲變形改善率，，最後進行實際設變修模後，成功改善產品翹曲，無須再使用整形治具，提升良率至92%。