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Moldex3D研发新纤维流动耦合模型 可模拟非等向性流动
Dressing udstyr   2020年04月20日 星期一 浏览人次: [1725]

纤维强化热塑性复合材料(FRT)常用於汽车及航太产业,以减轻车辆重量和改善燃油效率。处理FRT的方式包括快速、高自动化的压缩成型和射出成型技术,将纤维和树脂运送至模腔。纤维强化塑料的非等向性流动行为主要取决於纤维排向状态。

Moldex3D压缩成型模拟
Moldex3D压缩成型模拟

以实务上的压缩成型的片状玻璃热塑性塑料(GMTs)而言,纤维排向所产生的非等向性流动,会使圆盘状的产品被挤压成为椭圆形。一般情况下,纯树脂在射出成型中的熔胶波前是平滑的,且以自由表面往外延伸。已知当长纤/短纤熔胶的纤维浓度较高时,会产生一些特定且不规则的流动特徵,亦即自由表面会沿着模腔内以较快的速度前进。

在Moldex3D与美国普渡大学合作的研究中,普渡大学复合材料制造及模拟中心的Dr. Favaloro及Prof. Pipes提出了IISO (informed-isptropic)黏性理论,Moldex3D则将此应用至模拟软体中。透过Moldex3D射出成型和压缩成型非等向性流动模拟,是很重要的。最近Moldex3D IISO模型也获得美国专利,并发布於科学期刊。

Moldex3D的模拟中,在压缩成型系统内最初的纤维配向分布是X轴单向,材料为聚丙烯(200。C)加上25%的长玻璃纤维(展弦比L/D=360),最终的流动波前明显由原本的圆形转变成椭圆。此外在模拟结果中,添加50wt%短玻纤(展弦比L/D=20)的Polyamide66,流动波前也显示自由表面会沿着侧壁以较快的速度前进。

到目前为止,即便是要使用最顶尖的CFD软体模拟此纤维排向所导致的非等性流动行为,仍是一大挑战。因此IISO黏性理论对於掌握非等向性流动,是非常关键的技术。在Moldex3D现行版本的纤维耦合分析技术,可广泛运用於射出及压缩成型产业,帮助预测纤维复材的制造。

(本文作者为科盛科技研究发展部专案经理曾焕??博士)

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