 |
Ivor Tseng นักวิทยาศาสตร์ของ R&D Division, Moldex3D |
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตชิ้นส่วนพลาสติก แม้ว่าเทคโนโลยีการขึ้นรูปจะได้รับการพัฒนามาเป็นอย่างดี แต่ก็ยังมีปัญหาที่เกิดขึ้นมาอย่างยาวนานซึ่งจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขอย่างเร่งด่วนสำหรับอุตสาหกรรม เครื่องมือการจำลองทางวิศวกรรมที่ล้ำสมัยก่อนหน้านี้จนถึงปัจจุบันให้ผลลัพธ์ที่ไม่น่าพอใจเกี่ยวกับ “การไหลแบบ Ear Flow” ซึ่งเกิดขึ้นในลักษณะที่หน้าการไหลตรงกลางโพรงจะช้ากว่าที่ขอบอย่างเห็นได้ชัดดังแสดงในรูปที่ 1 ซึ่งโพลีเมอร์แต่ละชนิดมีค่าการไหลแบบ Ear Flow ต่างกัน ผลกระทบจากความหนาของชิ้นงานต่อการไหลจะเห็นได้ชัดเจนสำหรับโพลีเมอร์บางชนิด การไหลแบบ Ear Flow สังเกตได้โดยเฉพาะในส่วนที่บางกว่าและไม่สามารถมองเห็นได้ในส่วนที่หนาขึ้น อัตราการฉีดที่เร็วขึ้นทำให้เกิดการไหลแบบ Ear Flow ได้อย่างง่ายดายตรงกันข้ามกับอัตราการฉีดที่ช้าลง ซึ่งมีความจำเป็นอย่างเร่งด่วนที่จะต้องสามารถจำลองการเกิดปรากฏการณ์เหล่านี้ให้เห็นภาพได้โดยเทคโนโลยี CAE สำหรับอุตสาหกรรม
รูปที่ 1 ลักษณะการไหลแบบ ear-flow
การจำลองการไหลในอดีตจะพิจารณาเฉพาะผลกระทบที่แท้จริงเท่านั้น อย่างไรก็ตามพฤติกรรมการไหลในความจริงนั้นครอบคลุมผลกระทบจากทั้งในส่วนของปัจจัยหลักและส่วนขยายทั้งหมด ดังนั้นทีมวิจัยและพัฒนาของ Moldex3D จึงมุ่งมั่นที่จะพัฒนาแบบจำลองความหนืดใหม่ที่เรียกว่าแบบจำลอง eXtended GNF (GNF-X) ซึ่งสามารถหาค่าความหนืดแบบถ่วงน้ำหนัก แรงเฉือน และการไหลที่เกิดจากปัจจัยขยายอื่น ๆ ได้ ดังนั้นวัตถุประสงค์หลักของงานนี้คือการจำลองการไหลแบบ Ear Flow ที่เชื่อถือได้สำหรับวัสดุโพลีคาร์บอเนต (PC) ในการฉีดขึ้นรูปดิสก์ผ่านตัวแก้ปัญหาการไหลตัวใหม่ของ Moldex3D ควบคู่ไปกับสมการ GNF-X [U. S. Patent Pending in USPTO with Application No. 62/886,539 (2019)].
ในงานนี้วัตถุประสงค์หลักคือการจำลองการไหลแบบ Ear Flow ในการฉีดขึ้นรูปโดยใช้แบบจำลองความหนืดแบบใหม่เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้าแบบ GNF อ้างอิงจากผลงานของ Beaumon [14] การจำลองการฉีดที่ใช้งานได้จริงของโพลีคาร์บอเนต (PC) สำหรับช่องดิสก์นั้นดำเนินการโดยซอฟต์แวร์จำลองการฉีดขึ้นรูป Moldex3D อุณหภูมิในการหลอมและอุณหภูมิของแม่พิมพ์คือ 293.3 และ 82.2 องศาเซลเซียสตามลำดับ เวลาในการฉีดคือ 1.0 วินาที ใช้แบบจำลอง cross model สำหรับความหนืดเฉือน GNF รูปที่ 2 แสดงหน้าการไหลที่เริ่มโค้งสำหรับการเติมเต็มที่ 50% และหน้าการไหลที่ราบเรียบเสมอกันสำหรับการเติมเต็มที่ 90% ผลการจำลองนี้ไม่สอดคล้องกับผลการฉีดในความเป็นจริง ถัดไป GNF-X รุ่นใหม่ที่ครอบคลุมความหนืดส่วนขยายจะถูกใช้ในการคำนวณการไหลใน Moldex3D ดังแสดงในรูปที่ 3 หน้าการไหลตรงกลางโพรงไหลช้ากว่าที่ขอบอย่างมีนัยสำคัญกล่าวคือเป็นลักษณะการไหลที่เรียกว่า “Ear Flow” การคาดการณ์ดังกล่าวเป็นที่น่าพอใจและตรวจสอบได้ว่าฟังก์ชันความหนืดส่วนขยายใหม่ของ Moldex3D สามารถแก้ไขปัญหาการจำลองการไหลแบบ Ear Flow ได้
รูปที่ 2 การจำลองการฉีดขึ้นรูปดิสก์โดยใช้แบบจำลองความหนืดของแรงเฉือน GNF สำหรับวัสดุ PC
