Customer Profile

• ลูกค้า: LMT Products
• ประเทศ: USA
• อุตสาหกรรม: อุตสาหกรรม รั้ว ดาดฟ้า และราวบันได
• วิธีแก้ปัญหา:  Moldex3D eDesign

LMT Mercer Group, Inc., the leading manufacturer of vinyl fence, deck, and railing accessories in the US and Canada, operates three manufacturing plants in New Jersey and Ohio. LMT operates more than 30 state-of-the-art injection molding machines equipped with servo-robotics and nitrogen gas-assist capabilities. It has used Moldex3D for their product development process optimization since 2013.
(Source: https://lmtproducts.com/) 

บทสรุปผู้บริหาร

ชิ้นงานส่องสว่างสองชิ้นที่ผลิตจากวัสดุชนิดเดียวกันถูกผลิตขึ้นในแม่พิมพ์เดียวกันเพื่อลดต้นทุน อย่างไรก็ตามชิ้นงานทั้งสองชิ้นมีขนาดค่อนข้างต่างกันดังนั้นจึงเกิดการฉีดแบบไม่สมดุลขึ้น จากการใช้ Moldex3D ยังสามารถตรวจสอบปัญหาอื่นๆ ได้ เช่น ขนาดแรงในการปิดแม่พิมพ์ที่เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันและท่อหล่อเย็นที่ทำงานหนักเกินไป ดังนั้นการสร้าง runner/gate และระบบหล่อเย็นที่เหมาะสมจะกำจัดปัญหาการฉีดที่ไม่สมดุลและการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทันทีทันใดของแรงในการปิดแม่พิมพ์ ลดทั้งแรงในการปิดแม่พิมพ์และเวลาในการหล่อเย็น และการปรับปรุงประสิทธิภาพการหล่อเย็นและความเรียบของชิ้นงาน นอกจากนี้ยังสามารถประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายได้อย่างมาก

ความท้าทายChallenges

• เพื่อทำให้กระบวนการการฉีดของชิ้นงานทั้ง 2 ชิ้นเสร็จภายในเวลาเดียวกัน
• เพื่อตรวจสอบโครงร่างของ runner/gate ขนาดและตำแหน่งของท่อหล่อเย็นที่ไม่ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวเกินกำหนดในชิ้นงาน

วิธีแก้ปัญหา

Moldex3D มีการวิเคราะห์การฉีด การอัดย้ำ การหล่อเย็นและการบิดเบี้ยวซึ่งสามารถสังเกตผลของการเปลี่ยนแปลงการออกแบบและการปรับแก้ runner/gate และระบบหล่อเย็นที่มีต่อการปรับปรุงเวลาในการฉีด เวลาการขึ้นรูป ประสิทธิภาพการหล่อเย็นและความเรียบของขิ้นงานได้ล่วงหน้า

ประโยชน์ Benefits

• ประสบความสำเร็จในการลดขนาดของแรงในการปิดแม่พิมพ์ลงจากตอนสิ้นสุดการอัดย้ำที่ 225 ตันเหลือเพียง 175 ตันซึ่งช่วยลดต้นทุนของชิ้นส่วนด้วยเนื่องจากขนาดในการกดอัดที่ต้องใช้มีค่าลดลง
• ประสบความเร็จในการฉีดให้ทั้ง 2 ชิ้นงานเต็มในเวลา 1.28 วินาที; การออกแบบ runner และ gate เริ่มแรกส่งผลให้เวลาในการฉีดจนเต็มในชิ้นงานขนาดเล็กและขนาดใหญ่อยู่ที่เวลา 1.07 และ 1.28 วินาที ตามลำดับ
• สามารถออกแบบท่อหล่อเย็นที่มีความเหมาะสมซึ่งลดเวลาการขึ้นรูปได้ด้วยการลดเวลาสูงสุดในการหล่อเย็นลง11.99% และลดความแตกต่างของมีประสิทธิภาพการหล่อเย็นลงจาก 25.452% เหลือเพียง 13.759% ปรับปรุงความเรียบของชิ้นงานชิ้นเล็กและชิ้นใหญ่ให้ดีขึ้น 2.56% และ 6.18% ตามลำดับ
• ประหยัดค่าใช้จ่ายโดยรวมได้ $11,500 สำหรับค่าใช้จ่ายในงานสร้างและการสุ่มตัวอย่างแม่พิมพ์

กรณีศึกษา

วัตถุประสงค์ คือ เพื่อลดต้นทุนชิ้นงานลงโดยการลดขนาดของการกดอัดที่ต้องใช้ผ่านการออกแบบ runner/gate ที่เหมาะสมและการลดเวลาในการขึ้นรูป เพื่อให้ความเรียบของชิ้นงานมีค่าอยู่ภายในข้อกำจัดทางคุณภาพที่ยอมรับได้และเพื่อให้บรรลุเป้าหมายทั้งหมดนี้ก่อนการทำแม่พิมพ์เพื่อที่จะลดค่าใช้จ่ายในการสร้างและสุ่มตัวอย่าง

มีการใช้งาน Moldex3D eDesign เพื่อสร้าง mesh ให้กับโมเดลซึ่งมีคาวิตี้สองคาวิตี้ที่แตกต่างกันอยู่ในแม่พิมพ์เดียวกัน; ชิ้นงานชิ้นเล็ก คือ LED board holder ขณะที่ชิ้นงานชิ้นใหญ่ คือ light reflector โดย Moldex3D ได้กลายเป็นเครื่องมือที่สำคัญในการตรวจสอบและระบุการฉีดที่ไม่สมดุลผ่าน melt front time การเพิ่มขึ้นของแรงในการปิดแม่พิมพ์อย่างรวดเร็วฉับพลัน เวลาสูงสุดที่ใช้ในการหล่อเย็น ท่อหล่อเย็นที่ทำงานหนักเกินไป และ Y-displacement ของชิ้นงานทั้งสอง

รูปที่ 1 และ 2 แสดงและอธิบายการเปลี่ยนแปลงโครงร่างของ runner และระบบหล่อเย็น

รูปที่ 1 การออกแบบเดิมใช้ edge gate สำหรับชิ้นงานชิ้นเล็กและใช้ jump gate สำหรับชิ้นงานชิ้นใหญ่(ซ้าย) ขณะที่การออกแบบที่ได้รับการแก้ไขยังคงใช้ jump gate สำหรับชิ้นงานชิ้นใหญ่แต่ใช้ jump gate ที่ขยายขนาดสำหรับชิ้นงานชิ้นเล็ก(ขวา)

รูปที่ 2 การออกแบบเดิม (ซ้าย) และการออกแบบที่ได้รับการแก้ไข (ขวา) ซึ่งได้แบ่งท่อหล่อเย็นแบบวนเชื่อมกันบริเวณทั้งด้านบนและด้านล่างของชิ้นงานชิ้นใหญ่ออกเป็น 2 ส่วนและเพิ่มท่อหล่อเย็นที่บริเวณด้านล่างของชิ้นงานใหญ่

จากผลการจำลองของ Moldex3D ชิ้นงานที่มีขนาดเล็กกว่าจะฉีดเต็มก่อนชิ้นงานชิ้นใหญ่ การออกแบบที่ได้รับการแก้ไขทำให้เส้นทางการไหลของชิ้นงานชิ้นเล็กยาวขึ้นจากการออกแบบ runner และ gate ดังนั้นเวลาในการฉีดจึงไล่เลี่ยกับเวลาในการฉีดที่นานกว่าในชิ้นงานใหญ่ได้ (รูปที่ 3)

รูปที่ 3 ผลการเปรียบเทียบระหว่าง melt front time ของการออกแบบเดิม ณ การฉีดที่ 74%(บน) และการออกแบบที่ได้รับการแก้ไข ณ การฉีดที่ 96%(ล่าง) แสดงให้เห็นว่าการไหลที่ไม่สมดุลในทั้งสองคาวิตี้ได้รับการแก้ไข

ผลต่อไปคือเวลาในการหล่อเย็นซึ่งสามารถลดจาก 21.009 วินาที เหลือ 18.489 วินาที ผ่านการออกแบบระบบหล่อเย็นที่เหมาะสม ในอีกแง่หนึ่งคือเวลาในการขึ้นรูปจะลดลงด้วย ผลสุดท้ายคือ Y-displacement ที่เป็นตัวแทนของความเรียบของชิ้นงาน ผลของ maximum displacement ในการออกแบบเดิมสำหรับชิ้นงานชิ้นเล็กและชิ้นใหญ่มีค่า 0.1981 mm และ 0.6985 mm ตามลำดับ ในขณะที่การออกแบบที่ได้รับการแก้ไขมีค่า maximum displacement ของชิ้นงานชิ้นเล็กและชิ้นใหญ่อยู่ที่ 0.1930 mm และ 0.6561 mm ตามลำดับ

รูปที่ 4 การกระจายตัวของ Y-displacement สำหรับชิ้นงานชิ้นเล็กและชิ้นใหญ่ซึ่งการออกแบบเดิม(ซ้าย)
มีระยะการเปลี่ยนไปมากกว่าการออกแบบที่ได้รับการแก้ไข(ขวา)

การออกแบบที่มีการปรับปรุงได้ถูกนำไปตรวจสอบด้วยชิ้นงานฉีดขึ้นรูปจริง ในระหว่างการสุ่มตัวอย่างแม่พิมพ์เริ่มแรก วิศวกรกระบวนการจะได้รับข้อมูลสภาวะในการขึ้นรูปจาก Moldex3D โดยวิศวกรจะสร้าง short-shot ขึ้นก่อนเสร็จสิ้นการฉีด ชิ้นงานที่ฉีดแบบ short-shot มีตำแหน่ง short shot ตรงกันกับชื้นงานในการจำลองดังแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 ชิ้นงานฉีดขึ้นรูปจริงของการออกแบบที่ได้รับการแก้ไขโดยชิ้นงานชิ้นใหญ่(ซ้าย)
และชิ้นงานชิ้นเล็ก(ขวา) มีตำแหน่ง short shot ตรงกันกับผลการจำลองในรูปที่ 3

ผลลัพท์

โปรเจคนี้ประสบตวามสำเร็จตามวัตถุประสงค์ในการลดต้นทุนของชิ้นงานและปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย มีการแก้ไขดีไซน์ด้วยการปรับแก้การออกแบบ runner/gate และทำโครงร่างของท่อหล่อเย็นให้เหมาะสมก่อนการขึ้นรูปแม่พิมพ์ ด้วยความสะดวกในการใช้งานของ Moldex3D ทำให้สามารถทดสอบการออกแบบแบบต่างๆ ได้อย่างรวดเร็วเพื่อค้นหาผลลัพธ์ที่ดีที่สุดโดยไม่ต้องทำการเปลี่ยนแปลงแม่พิมพ์ในราคาสูงหลังจากขึ้นรูปแม่พิมพ์ไปแล้ว จากความช่วยเหลือของ Moldex3D ทำให้เวลาในการออกสู่ตลาดและการสุ่มการขึ้นรูปแม่พิมพ์ลดลง ดังนั้นจึงสามารถลดเวลาและค่าใช้จ่ายได้เป็นอย่างมาก นอกจากนี้การยืนยันผลเทียบกับผลการจำลองด้วยชิ้นงานฉีดขึ้นรูปจริงแสดงให้เห็นว่าผลการฉีดของทั้งสองแบบเหมือนกันมาก