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成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

日期: 2018-06-02
浏览次数: 145

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

挑战

  • 改善产品变形问题

  • 降低产品不良率

  • 缩短开模周期 


解决方案

台达集团导入Moldex3D eDesign并藉由实际试模验证,找出产品变形量最低的设计变更。


效益

  • 变形量从原本3mm降至0.15mm

  • 产品不良率自45%降到16%

  • 开模周期缩短3天


案例研究

散热模块中的风扇支架,负责固定并支撑散热模块,其平面度对整个模块装配影响甚巨。本案例中,散热风扇因收缩变形造成框角下塌,平面度超出标准规格,变形量达0.3mm。因此改善风扇支架的变形程度,使其平面度能符合要求规范,势必为优化模块制程的首要任务。

                                              

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

                                     图二 产品因收缩变形造

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

                                     图三 样品变形量达0.3mm

为了有效提升产品质量,台达集团研发团队透过Moldex3D的充填、保压、冷却模块进行分析,了解原始设计问题所在。

充填分析结果(图四)显示,产品结构差异设计造成强度不均,充填时框角为流动末段,保压效果有限,导致容易产生收缩变型,影响产品结构支撑力。

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

图四 充填分析结果

保压阶段温度分布结果(图五)显示,黄色区域为保压结束时温度,仍高于230℃,此局部高肉厚区域容易因为内部积热而导致产品塑料收缩不均。

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

图五 保压阶段之温度分布分析结果

冷却分析结果(图六)显示,红色区域在冷却结束时仍出现积热,高积热区域容易导致产品变形,并延长冷却时间。

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

图六 冷却分析结果

了解原始设计问题后,台达集团接着透过Moldex3D翘曲模块比对三种产品设计:单根肋条、双根肋条、双根肋条+圆柱,并观察其Z轴变形量,作为衡量框角变形的重要参考数据。结果显示设变2(双根肋条+圆柱)的Z轴变形量最小,其Z轴总位移量在-0.39mm到0.36mm之间,是改善产品设计的最佳结构(图七、图八)。


原始设计-单根肋条

设变1. 双根肋条

设变2. 双根肋条+圆柱

 成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

 成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

Z轴变形量:-0.57~0.38mm

 Z轴变形量:-0.41~0.37mm

 Z轴变形量:-0.39~0.36mm


图七 以Moldex3D模流分析比对三种设计,结果显示设变2为Z轴变形量最小的结构

原始设计-差的结构

设变1. 一般的结构

设变2. 最佳结构

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

框角下塌0.30mm
平面度超出标准规格

框角处下塌小于0.18mm
平面度在规格内

 框角下塌小于0.15mm
平面度直规检测完全达到规格

图八 经由Moldex3D模流分析,成功找出双根肋条+圆柱为产品结构设计的最佳选择

结果

进过Moldex3D模拟分析结果比对,证明Moldex3D提供的解决方案值得高度信赖。采用双根肋条+圆柱之设计,Z轴变形量改善了20%,实际产品变形量从原本的0.3mm降至0.15mm,成型不良率更从45%降到16%。此外还缩短了3天的开发周期,成功节省可观的开发成本。


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发布时间: 2018 - 04 - 08
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成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题挑战改善产品变形问题降低产品不良率缩短开模周期 解决方案台达集团导入Moldex3D eDesign并藉由实际试模验证,找出产品变形量最低的设计变更。效益变形量从原本3mm降至0.15mm产品不良率自45%降到16%开模周期缩短3天案例研究散热模块中的风扇支架,负责固定并支撑散热模块,其平面度对整个模块装配影响甚巨。本案例中,散热风扇因收缩变形造成框角下塌,平面度超出标准规格,变形量达0.3mm。因此改善风扇支架的变形程度,使其平面度能符合要求规范,势必为优化模块制程的首要任务。                                                                                   图二 产品因收缩变形造                                     图三 样品变形量达0.3mm为了有效提升产品质量,台达集团研发团队透过Moldex3D的充填、保压、冷却模块进行分析,了解原始设计问题所在。充填分析结果(图四)显示,产品结构...
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挑战光学性质欠佳翘曲问题体积收缩过高(图三)残留应力集中(图四)   图三 透过Moldex3D充填分析温度等位面分布图,可以看到产品有严重的积热和收缩问题图四 Moldex3D光学分析 可以辨识残留应力集中在浇口处效益透过Moldex3D塑料射出模拟分析与实际试模,成功验证射出压缩制程能有效改善车灯件质量。改善体积收缩44%降低翘曲量29%残留应力与光弹条纹均匀,光学性质大幅改善案例研究有别于一般传统射出成型制程,射出压缩成型具有以下优点:(1) 降低射出压力 (2) 降低残余应力 (3) 减少分子定向 (4) 均匀保压减少不均匀收缩 (5) 克服凹陷及翘曲 (6) 减少成品双折射率差 (7) 缓和比容积变化 (8)增进尺寸精度。本案例希望藉由Moldex3D射出压缩模块来模拟分析验证利用射出压缩制程生产车灯透镜的可行性,分别以产品翘曲量、体积收缩率及光学特性进行两个制程的比较。透过仿真结果与实际射出产品结果皆证实,射出压缩成型对于产品质量能有效的改善。首先藉由Moldex3D分析传统射出成型制程的翘曲量,发现由于车灯透镜肉厚不均的设计,容易使得其核心层与外表层散热不一致,及产生内应力集中问题,进而导致翘曲现象。改用射出压缩制程之后,由于压缩阶段为模壁全面施压,因此可以降低射压,以大幅降低因压力不均所造成的翘曲变形。图五、图六分别显示利用射出压缩制程,翘曲量可从0.7mm降低至0.5mm,成功减少29%的产品翘曲量。 图五 传统射出成型:最大翘曲量约为0.7mm (除去浇口与冷料井)图六 射出压缩成型:最大翘曲量约为0.5mm (除去浇口与冷料井)   接下来观察Moldex3D分析结果中的透镜中央积热问题。传统射出成型制程的产品中心处体积收缩率达12.1%,相当严重 (图七)。而利用射出压缩制程后,透镜中央温...
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