軸承技術領導品牌SKF 以Moldex3D改良電子產品組件外觀品質

 

客戶簡介

自 1907年以來,SKF一直是全球領先的技術供應商,主要優勢為持續地研發新技術的能力,藉此生產並提供顧客競爭優勢。SKF透過結合在40多個產業的實際操作經驗,以及在技術平台的專業知識,實現了這項目標。SKF五個技術平台為:軸承及軸承單元、密封元件、機電整合、工業服務和潤滑系統。
 (來源:http://www.skf.com/tw/our-company/index.html)

大綱

每個產業都有其特有的挑戰,但是共同的目標不外乎為提升機器最大生產時間、減少維護成本、提高安全性、節約能源和降低持有成本等等。身為各主要產業設備製造商及終端用戶的技術夥伴,SKF在各領域具有數十年的豐富專業,不只提供產品,更以整合性的解決方案協助客戶達成目標。

本案例中,SKF感應器中的電子組件為防止液體滲入和保護機體,必須要適當的密封,密封方式包括灌封或包覆成型等。SKF透過Moldex3D進行電子組件、連接器、纜線和印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)嵌件的包覆成型製程分析。

挑戰

  • 減少重複修改設計和打樣次數
  • 比較模擬與實際試模結果,找出缺陷並優化產品
  • 縮短產品研發週期

解決方案

SKF以Moldex3D Designer建構產品的BLM網格模型,後續並進行模擬分析。此外Moldex3D技術支援團隊也提供很大的幫助,在最短時間內提供有效的解決方案。由於SKF產品中包括電子組件、纜線和連接器等多項物件,因此要獲得良好的產品品質,實為一大挑戰。Moldex3D團隊所建議使用的BLM技術,成功幫助SKF達成目標。

效益

  • 成功優化製程參數
  • 找出缺陷並提出修改設計及製程設定的改良建議
  • 根據模擬結果,找出影響產品品質的原因

案例研究

第一階段目標為進行單模穴的低壓包覆成型模擬,並查出原先的製程設定是如何造成產品設計和製程上的缺陷。模擬結果必須要與實際製造的產品相符合。第二階段的目標則是進行包覆成型的流變研究,以了解同時進行同一產品中兩個塑件嵌件成型的可行性,並找出最佳的注塑位置、流道和澆口設計,以及冷卻水路尺寸等。第一階段所發現的產品缺陷,也必須在此階段完成修復。

SKF技術中心利用Moldex3D Advanced解決方案模擬原始設計的成型條件。首先建構小型電子組件和模穴的BLM網格模型,接著透過Moldex3D模擬結果,發現澆口位置導致部分區域出現充填問題;在肉薄處則發生流動遲滯現象。同時也發現成型過程中,電子組件內部會有殘留應力。SKF根據以上的結果,優化製程參數,以最低的成型壓力獲得最佳的生產週期。

第二階段的雙模穴設計上,改變了澆口型態及位置,並根據第一階段觀察到的缺陷,修改流道系統尺寸和設計。在比較多種變更的模擬結果後,找出最佳設計,並發現與原始設計相比,變更後的設計使流動變得更順暢、消除了遲滯現象(圖一);溫度、壓力和熱殘留應力也能順利獲得控制。製程經優化後獲得最佳生產週期、降低成本及低成型壓力。

solving-aesthetic-issues-of-electronic-component-insert-molding-through-moldex3d-1圖一 原始設計(左)的流動分布不平均,且部分區域有流動遲滯現象,例如連接器部分。
設計變更為兩個澆口後(右),可發現流動較為平均,遲滯現象也幾乎消失了。

SKF借助Moldex3D模擬原始設計,並根據觀察到的結果進行製程和設計的變更;同時也透過實際製造,發現原始設計的模擬結果和真實情形相當一致(圖二)。設計變更之後,Moldex3D分析結果顯示,不但改善了原始設計的問題,也縮短了生產週期、降低製造成本;其實際試模結果也同樣與模擬結果相符。

solving-aesthetic-issues-of-electronic-component-insert-molding-through-moldex3d-2圖二 原始設計的模擬結果發現凹痕(左),產品打樣結果也出現同樣的情形(右),二者有高度一致性

結果

透過Moldex3D的分析,SKF能夠在打樣和製造前就清楚了解製程參數影響下的流動行為、預測潛在缺陷,藉此省下可觀的產品研發週期。Moldex3D所提供的精準分析,也經由實驗獲得證實。SKF技術中心因此得以優化製程參數、揪出造成產品缺陷的原因並順利修復。


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