急冷急热模温控制技术 增强产品竞争力

K哥

在Ultrabooks持续引领笔电轻薄化设计趋势之际，制造商们除了竞相赶上这股风潮，同时也想尽办法降低生产成本。在这波趋势带动之下，国际专业机构零组件供货商汉达精密以添加玻璃纤维的塑料取代传统的金属笔电机壳，既能兼顾轻薄的设计需求，同时也可以提升成本竞争优势。然而，玻璃纤维材料却易引起表面浮纤和缝合线等影响产品外观的问题，进而降低产品质量。

近年来，急冷急热模温控制技术的应用迅速在业界窜起，急冷急热模温控制技术具备模具表面瞬间加热及快速冷却的特点，藉由模具温度的快速切换，可确实改善充填阶段塑料的流动性，并能有效改善产品外观不良问题，在合理的生产周期时间内，快速提升产品质量。
急冷急热模温控制技术为可变模温的技术的一种，其他动态式的可变模温技术如：感应加热射出成型(IHM)和超高温模具温度控制技术(E-Mold)…等等。这些新颖技术中，有些是从整个模座内部加热，有些是从模具表面加热。但在实际的生产现场，模具温度的控制机制却十分复杂。因此，如何操作及管控这些可变模温技术是射出成型的一大挑战。


世界领导模流分析软件Moldex3D 可以协助模拟及验证变模温成型技术，以下为使用Moldex3D模拟变模温射出成型制程的应用案例：图一(a)是传统射出成型冷却水路，(b)是蒸汽式加热的冷却水路， 图二则是这两个不同成型技术的时间历程图。传统射出成型水路设计(a) 在公模面及母模面的水温设定在80℃，冷却时间和周期时间分别为10.7秒和19.2秒。图二(b) 急冷急热模温控制技术制程技术则是在公模面设定80℃温度，而为了让模具表面温度达到150℃，蒸气必须达到180℃才能足以将母模面加热，冷却时间和周期时间分别为25和 58.5秒。
        
            
图一 (a)传统射出成型冷却水路        (b)蒸汽式加热的冷却水路

传统射出成型冷却水路

         
蒸汽式加热的冷却水路         
图二 两种不同成型技术之时间历程图比较



透过Moldex3D 真实三维瞬时热传模拟技术，使用者能精准掌握制程中特定时间点的温度分布，图三显示上述案例在充填阶段的模温剖面分布情形，除此之外，还可以观察到急冷急热模温控制技术制程在充填结束时，结合线发生区域的温度明显提高(见下表一)，益于改善产品外观不良现象。
           
图三 充填起始，(左)传统射出和(右)急冷急热模温控制技术两种不同技术之模温比较图

成型方法                         结合线温度(℃)
CIM                                  170-200
急冷急热模温控制技术        190-220


表一 充填末端之结合线温度范围比较
Moldex3D提供各种模具快速加热和冷却情形完整的模拟分析工具，藉由预测三维的瞬时温度分布，用户可以预测变模温技术的成效，并可在实际生产模具前，提早预测潜在成型问题。