模流分析

模流分析（moldflow）這個概念源自與台灣那邊的叫法，實際上就是指運用數據模擬軟體，通過電腦完成注塑成型的模擬仿真，模擬模具注塑的過程，得出一些數據結果，通過這些結果對模具的方案可行性進行評估，完善模具設計方案及產品設計方案，塑膠模具常用軟體有Moldflow、Moldex3D等，而鋁合金壓鑄比較常見的有PROCAST、FLOW3D等。

基本介紹

• 中文名：模流分析
• 外文名：moldflow
• 起源：中國台灣省
• 領域：塑膠模具工業
• 用途：對產品設計提供成型的參考以及對注塑成型工藝提供最佳化方案
• 評價：杜絕失效，開發類軟體中仍是塑膠加工產品可視化的翹楚
• 結果：生產過程得可視化，日誌結果得反饋，快速模擬得回響，樂代更迭

發展

MOLDFLOW是由此領域的先驅 Mr. Colin Austin在澳洲墨爾本創立，早期(1970~)只有簡單的2D流動分析功能,並僅能提供數據透過越洋電話對客戶服務，但這對當時的技術層次來說仍有相當的幫助﹔之後開發各階段分析模組, 逐步建立今日完整的分析功能。

同一年代﹐美國Cornell大學也成立了CIMP研究項目,由華裔教授Dr.K.K.Wang所領導﹐針對塑膠射出加工做系統理論研討,產品名為C-MOLD。 自1980年代起,隨著理論基礎日趨完備,數值計算與計算機設備的發展迅速,眾多同類型的CAE軟體漸漸在各國出現﹐功能也不再局限於流動現象探討。約1985年工研院也曾有過相似研發,1990年張榮語老師於國立清華大學化工系CAE研究室開始研發,

MOLDFLOW公司創辦人Colin Austin是個機械工程師﹐1970年前後在英國塑膠橡膠研究協會工作。1971年移民澳洲﹐擔任一家射出機製造廠的研發部門主管﹔在當時﹐塑膠材料在套用上仍被視做一種相當新穎的物料﹐具備了一些奇異的特性。但在塑膠加工領域工作了幾年後﹐他開始對一般塑膠產品的不良物性感到疑慮﹐一般的塑膠製品並沒有達到物品的適用標準﹐相反的﹐塑膠已逐漸成為'便宜'、'低質量'的同義字﹔但他卻發現﹐多數主要不良質量的成因卻是因為不當成品設計與不良加工條件所造成的﹐所以他開始省思﹐產品設計本身需同時考慮成型階段﹐才是成功最重要的關鍵。

他開始花費大量時間在研究塑膠流動的文獻上﹐但發現這些理論並不能合理解釋他在工廠現場所看到的許多問題﹔因此他開始換角度去思考這些問題，將射出機台視為一整組加工程式﹐螺桿正是能量的傳遞機構﹐而模具內部的流動形態﹐才是決定成品質量的最主要因素。具體的關鍵問題是﹐澆口位置?在何處進澆? 幾個澆口? 尺寸為何?

這是一個革命性觀念的啟始，模具內部的流動形態才真正決定了產品品質，而不僅是機台參數設定或產品外觀設計；最佳產品是需要完整考量、系統化的設計觀念才有辦法得到！

但即使了解了這個觀念，問題仍未解決，因為在當時，模具內部成型時的流動形態，仍無法在試模前判斷；而要去預測流動形態，必須依據非常複雜的流體力學與熱傳問題的聯立方程式求解，以人力來做幾乎是不可能。但隨著學術理論發展，電腦計算功能的進步，正式為模流CAE開啟了一扇門，1978年，MOLDFLOW公司成立，提供初步的電腦輔助分析技術給世界上不同國家的塑膠製造公司，包括汽車業，家電業，電子業，以及精密模具業等。

Moldflow軟體開始以2D格線分析為主，在單薄零件shell模擬分析中領跑整個模流分析領域。與此同時發展而來的Moldex3D軟體。

現今，模流技術已普遍為世界各國所肯定，功能也加強到成型各不同階段；而台灣正是起步階段，坊間自三重五股以至於台南高雄鄉間的模具廠，總數可能超過五千家，九成以上仍傳承著師徒相授與摸索得來的經驗，不知其所以然但仍努力接單，持續著台灣經濟的奇蹟；只是訂單愈來愈少，利潤愈來愈薄，競爭愈來愈激烈。

現在正是一個轉型的時機，可以預見，當電腦技術幫助縮短成本與時間的同時，沒有跟上腳步的會愈落後愈遠，可能終將被淘汰！

moldflow成型最佳化實例-解決困氣燒焦

moldflow中氣穴的概念
　　該結果表示的區域是兩股或兩股以上的流體末端相遇的區域，氣泡在這一區域受到壓制。
結果中著重指出的區域為可能產生氣孔的區域。

氣泡產生的原因
　　1、不平衡充填：當幾條流動路徑的充填末端圍繞並壓縮氣泡時發生。如下圖中，兩條流動較快的流動路徑在產品一角與流動較慢的流動路徑相遇，形成被壓縮的氣泡。
2、賽馬場效應： 此效應的原理類同上。
3、滯流：下面的例子中頂面比較薄，兩側面較厚，這樣就會在前面的中間部分形成一個被壓縮的空氣包。在充填末端氣體排放不充分。

注意﹕氣泡能夠引起短射及注射壓力過大的缺陷，而且易在充填末端產生表面斑點。在空氣包中被壓縮的氣體可能加壓、升溫而引起局部燒焦。

如何改善

氣孔主要的產生原因是幾個充填末端圍繞並壓縮氣泡所致，平衡流動是解決氣孔的關鍵﹕
1.採用導流或阻流；
2.改變產品肉厚；
3.改變進澆位置。
假如氣泡仍舊存在，我們應該把它們趕到易排除或是能利用頂出機構排除的部位。

CAE技術總結

通過模流分析軟體的模擬，可以很容易看到是否出現困氣問題，然後根據以上改善方法擬定初步改善方案，然後用moldflow進行模擬驗證,得出模流分析結果，然後對其進行分析比較，這樣就能充分利用moldflow的虛擬模擬仿真，大大節省了試模成本.這就是moldflow之所以能夠得到越來越多的人認可的原因。

套用領域

早期主要套用於結構體強度計算與航天工業上，而各領域的CAE套用功能不盡相同。但套用於塑膠注射與塑膠模具工業的CAE在台灣被稱為模流分析,這最早是由原文MOLDFLOW直譯而來。

格線處理

現在的autodesk moldflow格線化，已由原始從2D格線中轉化改為自動生成的3D格線，但是數模格線化處理的能力仍然有限。如想細化格線，提高格線整體質量，仍需要其他軟體輔助。