什么是模流分析，模流分析介绍？

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作者：宁波蓝天电脑培训学校，时间：20150930

什么是模流分析?

各領域的CAE應用功能不盡相同,早期主要是用在結構體強度計算與航太工業上。但應用於塑膠射出與塑膠模具工業的CAE在台灣我們稱為模流分析,這最早是由原文MOLDFLOW直譯而來。

MOLDFLOW是由此領域的先驅Mr. Colin Austin在澳洲墨爾本創立﹐早期只有簡單的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助益﹔之後逐步開發各階段分析模組,才有今日完整的分析功能。

同一年代﹐美國Cornell大學也成立了CIMP研究專案,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,數值計算與電腦設備的發展迅速,眾多同類型的CAE軟體漸漸在各國出現﹐功能也不再侷限於流動現象探討。約1985年工研院也曾有過相似研發,1990年起清華大學化工系張榮語老師也完成CAE-MOLD軟體提供會員使用。

前人的歷史

以下簡單介紹模流CAE的起源與歷史﹐冀能幫助工程人員有不同角度的省思與瞭解。

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﹐塑膠材料在應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'、'低品質'的同義字﹔但他卻發現﹐多數主要不良品質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序﹐螺桿正是能量的傳遞機構﹐而模具內部的流動形態﹐才是決定成品品質的最主要因素。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﹐而不僅是機臺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！

但即使瞭解了這個觀念﹐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。

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！