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Moldex3D研發新纖維流動耦合模型 可模擬非等向性流動
[SmartAuto 報導]   2020年04月20日 星期一 瀏覽人次: [1111]

纖維強化熱塑性複合材料(FRT)常用於汽車及航太產業,以減輕車輛重量和改善燃油效率。處理FRT的方式包括快速、高自動化的壓縮成型和射出成型技術,將纖維和樹脂運送至模腔。纖維強化塑料的非等向性流動行為主要取決於纖維排向狀態。

Moldex3D壓縮成型模擬
Moldex3D壓縮成型模擬

以實務上的壓縮成型的片狀玻璃熱塑性塑料(GMTs)而言,纖維排向所產生的非等向性流動,會使圓盤狀的產品被擠壓成為橢圓形。一般情況下,純樹脂在射出成型中的熔膠波前是平滑的,且以自由表面往外延伸。已知當長纖/短纖熔膠的纖維濃度較高時,會產生一些特定且不規則的流動特徵,亦即自由表面會沿著模腔內以較快的速度前進。

在Moldex3D與美國普渡大學合作的研究中,普渡大學複合材料製造及模擬中心的Dr. Favaloro及Prof. Pipes提出了IISO (informed-isptropic)黏性理論,Moldex3D則將此應用至模擬軟體中。透過Moldex3D射出成型和壓縮成型非等向性流動模擬,是很重要的。最近Moldex3D IISO模型也獲得美國專利,並發布於科學期刊。

Moldex3D的模擬中,在壓縮成型系統內最初的纖維配向分布是X軸單向,材料為聚丙烯(200°C)加上25%的長玻璃纖維(展弦比L/D=360),最終的流動波前明顯由原本的圓形轉變成橢圓。此外在模擬結果中,添加50wt%短玻纖(展弦比L/D=20)的Polyamide66,流動波前也顯示自由表面會沿著側壁以較快的速度前進。

到目前為止,即便是要使用最頂尖的CFD軟體模擬此纖維排向所導致的非等性流動行為,仍是一大挑戰。因此IISO黏性理論對於掌握非等向性流動,是非常關鍵的技術。在Moldex3D現行版本的纖維耦合分析技術,可廣泛運用於射出及壓縮成型產業,幫助預測纖維複材的製造。

(本文作者為科盛科技研究發展部專案經理曾煥錩博士)

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