布达佩斯科技经济大学(BME)是匈牙利最大且最知名的科技大学。其机械工程学院则是全校最负盛名的学院，其中高分子工程学系更是历史悠久。

概览

射出成型中，质量不佳的冷却系统会导致温度分布不均，造成冷却时间延长，以及翘曲增加；有锐角的冷却水路更会提高应用上的难度。

冷却水路的优化，过去需要耗费大量的资金和时间；但在导入Moldex3D后即可大幅改善这些问题、缩短优化流程，并减少资源的消耗。在本专案中，BME团队提出运用智能成型以简化工作流程的想法，并说明如何藉由冷却优化流程节省制造时间。

该团队试验三种不同材质之模具嵌件（图1）、以及用传统方法及Moldex3D打造的冷却水路（图2）。经过试验不同组合（图3），顺利选出最佳冷却水路设计，从而缩短周期时间并减少翘曲。

面临的挑战与应对

本次案例面临的主要挑战分别为「传统的冷却水路设计，无法适当地冷却车顶零件」、「冷却不当时，冷却时间会变长，连带导致生产成本上升」、「冷却不均匀会导致较大的翘曲」，以及「传统方式的冷却优化需要耗费大量资源」。

对于上述提到的挑战，研究人员试验了三种材质的模具嵌件，并分别搭配传统及异型水路。Moldex3D能帮助加快冷却优化的速度、简化作业，并降低成本消耗。透过Moldex3D可视化模穴内部的功能，BME团队得以检验温度分布及冷却效率。使用异型冷却水路时，能均匀地进行冷却、缩短周期，以及减少翘曲（图5、6）。带来的效益如下：

• 冷却时间缩短80%；

• 材料用量从5kg减为0kg；

• 减少能源用量；

• 翘曲减少30%；

• 冷却时间缩短18%。

案例研究

本项目目的为比较传统水路与「智能」水路设计的效率。BME团队透过实验尝试缩短成型周期并减少翘曲。首先以原始的成型参数进行仿真，结果发现产品翘曲后的形状维持不变；在使用异型水路时，翘曲程度则较传统的轻微。而P20嵌件的设计翘曲量最小；混合嵌件的翘曲量最大（图7）

BME团队使用GOM光学量测仪来测量实际翘曲，如图8所示。使用铜制水路的产品翘曲量最大，与模拟结果不同，原因应是实际上的冷却时间较短（图9）。铜制嵌件冷却外壳的速度很快，核心处温度却还是很高，因此产品顶出后会有较大的翘曲。

接着透过实验来验证设计。传统与智能水路的检验结果相同；实际上，用铜制嵌件可达到快速生产的目标，但产品却会产生极大的翘曲。故BME团队认为最佳的设计为混和模具嵌件，可达到最少的翘曲和最短的周期时间（图10）。透过Moldex3D的帮助，他们将整体的检验时间缩短四分之一，且减少资源消耗。

结论

相较于未使用Moldex3D的情形，BME团队在Moldex3D的辅助下，将冷却时间缩减了80%，将材料的使用从5公斤降至0，并节省能源消耗。经过冷却优化后，冷却时间则缩短18%，翘曲也成功降低了30%。

本文来源：ACMT协会

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