Edited by John Lin, Account Manager at Moldex3D Europe
- ชื่อลูกค้า: Slovak University of Technology- Faculty of Materials Science and Technology (MTF STU)
- ประเทศ: Slovak
- อุตสาหกรรม: ทางการศึกษา
- วิธีการแก้ไข: Moldex3D Advanced Package, Flow, Pack, Cool, Warp, Gas-assisted Injection Molding (GAIM)
คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุใน Trnava เป็นส่วนหนึ่งของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสโลวักใน Bratislava เป็นเวลา 30 ปีในการดำรงอยู่ของคณะที่ได้รับการพิสูจน์โดยการวิจัยที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำในสาขาวิทยาศาสตร์โลหการ วิศวกรรมเครื่องกลและเทคโนโลยีการผลิตรวมถึงโปรไฟล์การสอน (ที่มา)
บทสรุปผู้บริหาร
ความท้าทายที่มากที่สุดอย่างหนึ่งของการขึ้นรูปชิ้นงานที่มีผนังหนาคือความแม่นยำของขนาด ในโครงการนี้คือตะขอพลาสติก (รูปที่ 1) ซึ่งเป็นชิ้นส่วนยานยนต์ เกิดการบิดงอในการทดลองครั้งแรก อย่างไรก็ตามปัญหาการบิดงอยังคงมีอยู่หลังจากปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการ ทีมงาน MTF STU ใช้ Moldex3D เพื่อช่วยผู้ผลิตเครื่องมือใช้สำรวจสาเหตุของการบิดงอและวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้ ด้วยเหตุนี้ผู้ผลิตเครื่องมือจึงสามารถกำหนดวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในการแก้ปัญหาการบิดงอโดยปรับการออกแบบแม่พิมพ์ให้เหมาะสมตามผลการวิเคราะห์ Warp ของ Moldex3D และหลีกเลี่ยงการทำงานซ้ำโดยไม่จำเป็น
รูปที่ 1 ตะขอพลาสติก
ความท้าทาย
- เพื่อลดและควบคุมการบิดงอที่มากเกินไป
- เพื่อสำรวจวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ในระยะเวลาอันสั้น
วิธีการแก้ไข
ทีม MTF STU ใช้ Moldex3D เพื่อช่วยผู้ผลิตเครื่องมือใช้สำรวจวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้และพิจารณาว่าทางออกที่ดีที่สุดคือการปรับเปลี่ยนแม่พิมพ์ตามผลการวิเคราะห์ Warp
ประโยชน์
- ได้ขนาดชิ้นงานตามที่ต้องการ
- หลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการใช้เครื่องมือที่มีราคาแพงและการทำงานซ้ำ
- กระบวนการแก้ไขปัญหาสั้นลง
กรณีศึกษา
ในระหว่างการผลิตชิ้นงานที่มีผนังหนา ปัญหาใหญ่ที่สุดคือความแม่นยำของขนาดตามที่ต้องการของผลิตภัณฑ์ ในการศึกษานี้มีเป้าหมายเพื่อแก้ปัญหาการบิดงอของตะขอพลาสติก ความทนทานต่อขนาดของชิ้นงานนี้คือ± 1.5 มม. และการออกแบบดั้งเดิมมีการบิดงอเป็น 1.86 มม. ที่ส่วนโค้งด้านนอกของพื้นที่ตะขอ (รูปที่ 2)
รูปที่ 2 การออกแบบดั้งเดิมและตำแหน่งการบิดงอ
ขั้นตอนทั่วไปในกรณีดังกล่าวคือการปรับพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสม อย่างไรก็ตามแม้ว่าพารามิเตอร์ของกระบวนการจะได้รับการแก้ไขหลายครั้ง แต่ก็ยังไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดที่นำไปสู่การปรับปรุงผลการบิดงอ ดังนั้นผู้ผลิตเครื่องมือจึงขอให้ MTF STU ตรวจสอบวิธีการแก้ไขที่มีอยู่ทั้งหมดโดยใช้การสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขใน Moldex3D
ดังนั้นแผนของงานต่อไปนี้จึงถูกร่างขึ้นสำหรับการตรวจสอบโดยใช้ Moldex3D:
- การตรวจสอบการออกแบบระบบระบายความร้อนใหม่
- การตรวจสอบการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการฉีดขึ้นรูปด้วยแก๊ส (GAIM)
- การออกแบบโพรงแม่พิมพ์ใหม่เพื่อให้เป็นไปตามความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตและขนาดของชิ้นงานที่ขึ้นรูป
ในขั้นตอนนี้การออกแบบใหม่ของระบบระบายความร้อนได้รับการประเมินใน Moldex3D และมีการเพิ่มท่อระบายความร้อนและท่อแบบ bubblers หลายท่อลงในโพรงแม่พิมพ์ (รูปที่ 3, 4) อย่างไรก็ตามวิธีนี้ยังไม่สามารถช่วยแก้ปัญหาการบิดงอได้ จากผลการวิเคราะห์การระบายความร้อนพบว่าระบบระบายความร้อนเดิมมีประสิทธิภาพเพียงพอและไม่จำเป็นต้องเพิ่มท่อเพิ่มเติม
รูปที่ 3 ระบบระบายความร้อนดั้งเดิม
รูปที่ 4 ระบบระบายความร้อนพร้อมท่อ bubblers
โดยทั่วไปในการแก้ปัญหาการบิดงอของการออกแบบผนังหนาสามารถใช้เทคโนโลยี GAIM ได้สำเร็จ จำลองการฉีดแก๊สเข้าไปในโพรงได้ในหลายวิธี (รูปที่ 5) อย่างไรก็ตามจากผลของการจำลองแสดงให้เห็นว่าไม่มีวิธีการฉีดที่วิเคราะห์ใดที่ทำให้เกิดการไหลของแก๊สที่เหมาะสมภายในโพรง (เกิดการ fingering) ดังนั้นขั้นตอนการฉีด/ การ holding / การระบายความร้อนจึงไม่สมดุลเพียงพอและการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการนี้จะมีการปรับเปลี่ยนแม่พิมพ์ซึ่งเป็นวิธีที่สำคัญอีกอย่าง
รูปที่ 5 แก๊สที่ฉีดผ่าน (a) ระบบรันเนอร์, (b) ทางเข้าด้านซ้าย, (c) ทางเข้าด้านขวา, (d) หน้าตะขอ
จากผลของการจำลองที่ทำขึ้น ผู้ผลิตเครื่องมือตกลงที่จะออกแบบโพรงแม่พิมพ์ใหม่ อย่างไรก็ตามนี่ไม่ใช่วิธีการแบบเดิมที่มีการจัดโครงสร้างผนังและซี่ (ribs) ชิ้นงานแบบใหม่และรูปทรงด้านนอกของชิ้นงานยังคงเหมือนเดิม แต่จะทำในส่วนวิธีการออกแบบเฉพาะรูปทรงเรขาคณิตที่สำคัญตามโปรไฟล์ reverse warpage ซึ่งจะมีผลช่วยในการบิดของ Moldex3D (รูปที่ 6)
รูปที่ 6 ขั้นตอนของการออกแบบแม่พิมพ์ใหม่: การออกแบบแม่พิมพ์ดั้งเดิม (สีเทา) และการออกแบบแม่พิมพ์แบบย้อนกลับ (สีน้ำเงิน)
ขนาดของตะขอที่ต้องการทำได้โดยการออกแบบแม่พิมพ์ใหม่ (รูปที่ 7) การเปรียบเทียบการวัดขนาดในตารางที่ 1 เป็นการแนะนำหลักฐานของผลลัพธ์ที่ได้
รูปที่ 7 การตรวจสอบผลลัพธ์ Warp: (a) ชิ้นส่วนดั้งเดิม (b) ชิ้นส่วนสุดท้ายที่มีการ Reverse Warp
| ตัวอย่าง | Tolerance | ค่าการเบี่ยงเบนที่ด้านหน้าของตะขอสูงสุด |
| การออกแบบ cavity ดั้งเดิมและมีเกทเดียว | ± 1.5 mm | +1.86 |
| การออกแบบ cavity ใหม่ในโปรไฟล์ Reverse Warp | ± 1.5 mm | +0.47 |
ตารางที่ 1 ค่าเบี่ยงเบนสูงสุด
ผลลัพธ์
การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า Moldex3D สามารถทำนายปัญหาการบิดงอของชิ้นงานที่มีผนังหนาได้อย่างไรและค้นหาวิธีที่เหมาะสมที่สุดในการแก้ไขปัญหาการบิดงอได้อย่างไรโดยใช้ผล reverse warpage เป็นการชดเชยแม่พิมพ์เพื่อให้ได้ความคลาดเคลื่อนทางขนาดและทางเรขาคณิตของชิ้นงานที่ผลิต เพื่อแก้ปัญหาการบิดงอ