台達集團成功應用Moldex3D 改善散熱風扇支架變形問題

 

客戶簡介
delta

台達集團創立於1971年,為全球電源管理與散熱解決方案的領導廠商。面對日益嚴重的氣候變遷,台達長期關注環境議題,秉持「環保、節能、愛地球」的經營使命,持續開發創新節能產品及解決方案,以減輕全球暖化對人類生存的衝擊。(資料來源:http://www.deltaww.com ) 

大綱

電腦在運算過程中會產生大量熱能,為了降低機體溫度,散熱模組已廣泛為業界所運用。台達集團作為全球電源管理與散熱方案的領導者,深耕此領域長達數十載,多年前就引進Moldex3D射出成型模擬技術,進行產品設計驗證及製程優化。本案例藉由Moldex3D多項精準分析,在散熱模組實際生產前,檢視電腦散熱風扇支架潛在問題,進而調整並優化成型條件,成功達到節約成本、提升產品品質之雙重目的。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-1-ch圖一 本案例為電腦散熱模組中的散熱風扇支架

挑戰

  • 改善產品變形問題
  • 降低產品不良率
  • 縮短開模週期 

解決方案

台達集團導入Moldex3D eDesign並藉由實際試模驗證,找出產品變形量最低的設計變更。

效益

  • 變形量從原本3mm降至0.15mm
  • 產品不良率自45%降到16%
  • 開模週期縮短3天

案例研究

散熱模組中的風扇支架,負責固定並支撐散熱模組,其平面度對整個模組裝配影響甚鉅。本案例中,散熱風扇因收縮變形造成框角下塌,平面度超出標準規格,變形量達0.3mm。因此改善風扇支架的變形程度,使其平面度能符合要求規範,勢必為優化模組製程的首要任務。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-2-ch圖二 產品因收縮變形造成框角下塌,平面度超出標準規格
delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-3圖三 樣品變形量達0.3mm

為了有效提升產品品質,台達集團研發團隊透過Moldex3D的充填、保壓、冷卻模組進行分析,了解原始設計問題所在。

充填分析結果(圖四)顯示,產品結構差異設計造成強度不均,充填時框角為流動末段,保壓效果有限,導致容易產生收縮變形,影響產品結構支撐力。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-4圖四 充填分析結果

保壓階段溫度分佈結果(圖五)顯示,黄色區域為保壓結束時溫度,仍高於230℃,此局部高肉厚區域容易因為內部積熱而導致產品塑料收縮不均。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-5圖五 保壓階段之溫度分佈分析結果

冷卻分析結果(圖六)顯示,紅色區域在冷卻結束時仍出現積熱,高積熱區域容易導致產品變形,並延長冷卻時間。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-6圖六 冷卻分析結果

了解原始設計問題後,台達集團接著透過Moldex3D翹曲模組比對三種產品設計:單根肋條、雙根肋條、雙根肋條+圓柱,並觀察其Z軸變形量,作為衡量框角變形的重要參考數據。結果顯示設變2(雙根肋條+圓柱)的Z軸變形量最小,其Z軸總位移量在-0.39mm到0.36mm之間,是改善產品設計的最佳結構(圖七、圖八)。

原始設計-單根肋條

設變1. 雙根肋條

設變2. 雙根肋條+圓柱  

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Z軸變形量:-0.57~0.38mm

 Z軸變形量:-0.41~0.37mm

 Z軸變形量:-0.39~0.36mm

圖七 以Moldex3D模流分析比對三種設計,結果顯示設變2為Z軸變形量最小的結構

原始設計-差的結構

設變1. 一般的結構

設變2. 最佳結構  

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框角下塌0.30mm,
平面度超出標準規格

框角處下塌小於0.18mm,
平面度在規格內

框角下塌小於0.15mm,
平面度直規檢測完全達到規格

 圖八 經由Moldex3D模流分析,成功找出雙根肋條+圓柱為產品結構設計的最佳選擇

結果

台達集團經由實際試模與Moldex3D模擬分析結果比對,證明Moldex3D提供的解決方案值得高度信賴。採用雙根肋條+圓柱之設計,Z軸變形量改善了20%,實際產品變形量從原本的0.3mm降至0.15mm,成型不良率更從45%降到16%。此外還縮短了3天的開發週期,成功節省可觀的開發成本。


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