Moldex3D模流分析之气体／水辅助射出成型模块功能导览

气体辅助射出成型与水辅助射出成型模块 (GAIM and WAIM)

气体／水辅助射出成型简介

气体辅助射出成型（GAIM）与水辅助射出成型（WAIM）发展于1970年代以改善产品的表面质量，减少翘曲、成型周期、锁模力、材料／成本，以及减轻产品重量。其成形过程先将熔胶射入模穴中，待其部分充满模穴后，再将压缩的气体／水通过热喷嘴射入模穴中(氮气是常用的气体)。在气体/水射出阶段时，气体倾向流入肉厚较厚之区域(阻力较小)使产品中心形成中空。当成型制程完成之后，就会产生重量轻的中空产品。

气体／水辅助射出成型制程不仅能节省材料／成本，还能减少产品缺陷。由于气体/水能有效传递压力，提升保压效果，因此能解决深受保压阶段影响的产品缺陷，包含翘曲与凹痕。此外，因熔胶的使用量较少，也能缩短冷却时间；因此，气体辅助射出成型制程所需的成型周期比传统射出成型更短。

气体／水辅助射出成型具有许多优点，能克服生产厚度不均的产品之难题。然而，加工条件控制产品质量，制造商所考虑的问题，包含渗透长度、掏空比、翘曲及渗透行为等，可使用CAE分析工具，预见制程问题，减少试误法消耗的大量时间，进而降低生产成本。

Moldex3D气体／水辅助射出成型模块功能导览

Moldex3D气体／水辅助射出成型模块能仿真气体／水辅助射出成型制程的动态过程，包含塑料熔胶充填阶段与气体／水充填、保压阶段。浇口位置的设计、流道系统与气体信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模块完成，更进一步，能侦测可能产生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的缝合线位置，(c) 包封，(d) 流动不平衡／皮层比，(e) 气体／水渗透或气体吹穿，(f) 气体散射分布。此外Moldex3D气体／水辅助射出成型模块也有优化加工条件，包含充填时间、延迟时间、气体射出时间、转换点、熔胶温度、射压及气体压力多段设定之功能。

注：Moldex3D气体辅助射出成型模块支持shell与solid网格模型；Moldex3D水辅助射出成型模块只支持solid网格模型。

1. 前处理 (Pre-processing)

其前处理阶段的步骤与基本模块相似：

步骤1：新项目建立

步骤2：设定分析系统并建立网格

步骤3：设定材料及成型参数

步骤4：执行分析并观测分析结果

以下将列出特定步骤的操作说明。

建立新项目 (Create a New Project)

第一步开启Moldex3D Studio，选择新增建立新项目，第二步按下确定

在第三步，选择气体辅助射出成型（Gas-assisted injection molding）。

注：Moldex3D Studio 分析引擎支持气体辅助2.5D射出成型模块；因此，气体辅助射出成型分析也可选择使用Moldex3D Studio 2.5D薄壳模型分析引擎[2.5D]分析（2.5D Shell Model Solver[2.5D]）。

制程设定 (Process Setting)

在加工精灵中，输入设定项目的数值。完成制程设定之后，点击储存（Save）。

如果用户选择气体辅助射出成型模块，入口#2（Inlet #2）的设定将列为气体选项。

如果用户选择水辅助射出成型模块，在制程类型时就须选择液体辅助射出成型。

执行分析 (Run Analysis)

完成这些设定后即可执行分析。返回 Moldex3D Studio，点击分析顺序 (Analysis sequence)，并选择瞬时分析－Ct F P Ct W，以执行气体／水辅助射出成型分析。

2. 实体网格模型

产生网格

对于气辅与水辅射出成型的分析，如果辅助液的进口与进浇点是相同的，则用户不需额外在模型中设置。如果进气/水口与进浇点是不同的，请额外设置一个进浇点再不同处，并在进口点属性页面的其他参数中，将其设为与主要进浇点不同的入口ID。

溢流区是链接产品的一个区域，用于预防气体／水辅助射出成型制程中的潜在缺陷。其一样可以在属性中设置。

在Moldex3D Mesh产生网格

前处理 (Pre-processing)

1. 在网格上，气体与流体的入口与出口ID设定：

当输出气体／水辅助射出成型的网格时，选择不同入口的群组ID以辨识流体入口与熔胶入口。

2. 溢流（Overflow）设定：

溢流区是链接产品的一个区域，用于预防气体／水辅助射出成型制程中的潜在缺陷。其设定如下所示：

步骤1：在Moldex3D Mesh中设定溢流区：

在实体网格属性设定（Solid Mesh Attribute Setting）中，设定溢流区的属性为溢流实体网格（Overflow Solid Mesh）。

准备分析 (Prepare Analysis)

在气体／水辅助射出成型的加工条件设定中，流体入口的设定在材料设定功能选择。

执行分析 (Run Analysis)

完成这些设定后即可进行分析。返回 Moldex3D Studio，点击分析顺序（Analysis sequence）并选择瞬时分析－Ct F P Ct W，以执行气体／水辅助射出成型分析。

3. 后处理 (Post-processing)

结果分析

分析结果可在展示窗口（Display Windows）中观看，并可用Moldex3D Studio树状目录与显示工具栏（Display Toolbar）调整。流动波前动画也可用动画工具栏（Animation Toolbar）展示与调整。而且，Moldex3D Studio能在结果窗口中显示XY曲线的数字。

最有效检视3D气体／水辅助射出成型模块的分析结果的方法，是在窗口中显示流域分布图标。执行分析的方法与前面章节相似，包含充填、保压、冷却及翘曲分析。

下列两张图片为充填分析中气体波前时间与皮层比的结果图。

下图为皮层厚度的结果图。在模穴区域中被掏空的厚度如范例所示。

温度结果图可用结果剖面功能检视，并可在不同截面显示。透过不同截面，能观察辅助流体的温度影响。