Moldex3D领先开发玻璃纤维浓度预测 掌握轻量化生产成效

K哥

目前大型塑料产品件多已进入轻量化生产的稳定发展期，在塑料中添加玻璃纤维除了可以达到轻量化之外，也可以提高耐用度和耐冲撞性，而这些也是目前产品规格的重要检验项目之一。

造成添加玻璃纤维会影响产品的充填流动、变形与结构强度有三个主要参数 : 玻璃纤维排向、玻璃纤维长度(玻璃纤维断裂预测)以及玻璃纤维浓度。而近期针对玻璃纤维排向、玻璃纤维长度预测两个参数影响的研究都有所进展。透过软件分析，可准确预测此两项因素对翘曲变形与产品刚性等影响。然而相较于以上两项参数，「玻璃纤维浓度」更是影响产品流动行为的主要关键。玻纤浓度体积比率越高，材料黏度越大，易造成充填熔胶流动困难。

关于「玻璃纤维浓度」的研究，有1956年Maron及Pierce两位学者由理论推导出悬浮液中的填充材料浓度会影响溶液的相对黏度，并完成悬浮物体积百分比与溶液黏度相对关系式。1980年时，则有Kitano等人进行不同填充物(玻璃纤维、碳纤维等)实验结果与理论公式比对验证(图一)。

图一 不同填充物(玻璃纤维、碳纤等)实验结果与理论公式比对验证结果趋势一致
(Ref: Anempirical equation of the relative viscosity of polymer melts filled withvarious inorganic fillers, T. Kitano, T. Kataoka, and T. Shirota, 1980)

Moldex3D是目前唯一兼具文献理论跟实验双重验证，能够针对添加玻璃纤维的射出成型制程，提供完整仿真分析的软件；可以模拟预测影响材料性质变化的三大因子：玻璃纤维排向、玻璃纤维长度及玻璃纤维浓度。

除了具备玻璃纤维排向和玻璃纤维破裂强大的分析能力之外，Moldex3D R13版本更针对现今市面上模流软件所缺乏的「玻璃纤维浓度预测」，提供具体的仿真分析模型；透过真实3D几何模型分析与悬浮平衡模型(Suspension balance model)，可推导出粒子体积分率的守恒方程式，并且透过模拟案例应证Vélez-García等人在2012年所发表的光盘盘实验VWB、LA和NA三种方式──玻纤浓度的分布对于熔胶黏度的影响，进而反应在充填流动的速度场(图二)。

图二 比较实验模型与平板区浓度分布(左图)和浓度实验值结果与软件分析结果(右图)，显示二者结果相当一致

Moldex3D针对玻璃纤维浓度的突破性模拟技术，帮助使用者能够兼顾玻璃纤维三大参数对材料性质变化的影响，并进行全面性分析，弥补过去玻纤预测技术不足。Moldex3D模拟分析技术带来快速且强大的轻量化评估能量，帮助使用者在模拟阶段，获得更完整及精确的分析结果，提升生产效能。