CAE塑膠模流分析

談到 CAE塑膠模流分析，就不得不先談談模具工業。模具工業是製造業的基礎，素有「工業之母」之稱，舉凡日常生活所需─食（鍋、碗）、衣（皮帶環、鞋子）、住（燈具、 門鎖、門板）、行（汽、機車）、育（電腦）、樂（電視、手機）等方面，只要涉及大量生產者，不論其材質是金屬或塑膠，大多是利用模具來製造生產，例如台灣 製造業龍頭鴻海(Foxconn)，能居全球製造代工業龍頭，其優越模具設計與製造能力乃重要競爭力之一。其中特別是塑膠模具，由於原物料成本上漲與輕質輕量化需求，塑膠模具的需求已日漸增加，例如二代iPhone就把鋁鎂合金的外殼改成塑膠外殼，塑膠模具也變成模具產業中相當重要的一環。而今天所要談的主題-CAE塑膠模流分析，即是針對塑膠模具開發所設計的電腦模擬技術，也就是利用電腦來模擬實際熔融塑膠注入模具內的成型過程，並在擬模分析結果中，檢測可能的潛在問題，讓業者能於實際花錢開模具之前，即早發現問題解決問題，避免不必要的時間與成本浪費。

CAE塑膠模流分析或簡稱為模流分析，此稱號其實翻譯自70年代Mr. Colin Austin在澳洲創立的Moldflow，當時Mr. Austin利用簡單2D分析技術為工業界提供模具分析服務。在同一年代，來自美國Cornell大學華裔教授K.K.Wang也領導一群團隊進行CIMP(Conrell Injection Molding Program)研究計劃，並成功將技術由2D突破至2.5D，並創立C-Mold軟體，也於1986年成立Advanced CAE Technology公司，將工業應用模流技術由2D帶往新一代2.5D，但很可惜的，C-Mold於2000年被Moldflow併購了。後來進入2000年之後，科盛公司成功開發出新一代3D分析技術並將之成熟化與商品化，軟體名字即是Moldex3D，又將模流分析帶入另一個新世代，而3D技術截至目前也變成模流分析主流之一。另外，現今雖然全球各地都有一些團隊在陸續發展類似的模流分析軟體，例如日本、韓國或德國，但以整體市場佔有率與產品成熟度來看，前兩大Moldflow與Moldex3D已囊括大部份江山。如下方動畫，即是Moldex3D軟體分析程序之展示(來源:YouTube)


CAE模流分析之發展由早期的2D發展到現今主流的3D技術，並歷經二三十年的工業應用，技術已經日益成熟。除了已經成功開發出充填分析(flow)、保壓分析(pack)、冷卻分析(Cool)以及可預測產品收縮變形的翹曲分析(Warp)等基本分析功能之外，更將分析技術推展至加纖複合材料(fiber-reinforced plastics)的纖維配向分析，或是新製程分析，例如包覆成型(Overmolding)、氣輔成型等，以滿足工業的需求。

這幾年來，因應塑膠產品開發時程日益縮短的壓力，例如產業對於模具開發時程的要求，已由10年前的三個月縮短成二周內，因此，導入CAE塑膠模流分析技術於產品及模具開發流程，執行實際開模前所謂的電腦虛擬試模，並強化該功能使成公司競爭優勢之一的觀念已廣為接受。