優勝
國立臺灣科技大學
纖維配向對聚乳酸塑膠複材拉伸試片之機械強度分析研究
挑戰
近年來高分子材料大量使用，對環境帶來極大衝擊，目前具有綠能環保性質材料正是解決此問題最佳方法之一，聚乳酸(Polylactic Acid, PLA)為一種生物可降解高分子材料，主要利用玉米澱粉製造而成，可完全為生物分解，除食品容器外，可作為醫療用之骨釘及骨板等製備。本研究分別探討玻璃長、短纖維(Glass Fiber)對聚乳酸(Poly Lactic Acid, PLA)塑膠複材之機械性質的影響，並觀察有效射出成型參數數據，進而提供日後開發其相關製程之應用。
解決方案
首先利用Moldex3D模流分析軟體來觀察純PLA 添加玻纖與無添加玻纖其應力、位移與翹曲變化量，進而分析短纖與長纖差異，再進一步利用Moldex3D FEA介面輸出射出成型模擬結果至ANSYS結構分析軟體來探討產品機械性質。透過Moldex3D 模擬分析PLA 添加玻纖複材之纖維配向，得知纖維配向與流場有關，可看出固化層(Freeze Layer)、剪切層(Shear Layer)與核心層(Core Layer)變化，並透過ANSYS進行應力和位移分析，結果顯示長纖維其配向性、抗拉伸強度、衝擊強度與翹曲變形量皆優於短纖。
效益
- 節省PLA複材開發之時間與金錢
- 加速PLA複材在行動裝置外殼應用之潛在市場
- 提升新製程開發可靠性