案例分享：Moldex3D 提供医疗器材产品模流解决方案

K哥

真实三维射出成型领导者Moldex3D与德国长期合作伙伴SimpaTec，共同拓展CAE模流技术在医疗领域的应用范畴。透过以下案例将可以了解Moldex3D多材质射出成型(MCM)和粉末射出成型(PIM)实际应用在人工髋关节器材上的情形。

人工髋关节一般由三个组件组成：金属柄、股骨头假体和髋臼假体。通常人工髋关节产品的生命周期约二十到三十年，而材料特性和耐用性成为决定产品寿命长短的关键因素。因此，Moldex3D和SimpaTec从既有及新推出的产品中找寻合适的方针，并提出发挥MCM和PIM两个模块综效之创新解决方案。

Moldex3D MCM是针对日益增加的多材质射出成型需求而设计的模块，包含嵌件成型、包覆成型及多射依序成型。MCM模块能够精准分析不同塑件间的交互作用，并预测因相异塑料而产生的翘曲问题。

另一个解决方案为Moldex3D PIM模块，主要应用在金属或陶瓷原料产品。Moldex3D PIM可提供成型原料（粉末及结合剂）的流动模拟，并且预测因不均匀粉末密度让生胚产生黑线的问题。

人工髋关节的股骨头是由Ti-AI6V4组成，股骨头上的陶瓷是经由粉末射出成型(PIM)而成。

金属柄下方是由另一个材料嵌件成型而成。

透过Moldex3D可以反映出成型过程出现的最大剪切应力。

结构分析可以导入因加工过程而产生变化的材料性质，进而计算出残余应力以及所需的热应力和变形量。设计人员则可以依据结构分析结果，快速进行产品优化。因具有优良的生物兼容性，陶瓷材料被视为理想的医用材料；例如羟基磷灰石或磷酸三钙(TCP) 具有高耐磨损性，氧化锆或钛(Ti-variations) 则因具有高应力，耐用性相对高。在这个案例中，人工髋关节的主要三个组件：金属柄、股骨头假体和髋臼假体都是由钛化合物(Ti-AI6V4)原料组成。而透过Moldex3D MCM模块，这三个组件可以得到精确的分析及验证。此外，在不同的负荷量与压力下，透过ABAQUS和Moldex3D FEA Interface整合，这些组件的机械性质即可获得优化。

Moldex3DPIM可以仿真且优化陶瓷组件射出成型

除了研究材料的特性外，Moldex3D也能精准预测常见的粉末射出成型问题，例如：缝合线和不均匀粉末密度分布等问题。透过精确的模拟能力，Moldex3D可以完整检视充填过程中，粉末密度、成型原料特性以及制程参数造成的影响，协助模具设计者达到产品优化。

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Moldex3DPIM流动仿真与实际产品相当吻合

Moldex3D MCM 与 PIM的综合效应凸显CAE模拟分析能优化及提升医疗器材质量的优势。对于产品设计者，外科医生或是需要医疗照护的人，CAE仿真技术可以加速医疗产品质量提升，进一步改善人们生活质量。