تجزیه و تحلیل جریان قالب چیست و اهمیت آن برای قالب های الکترونیکی چیست؟

一، جوهر فنی تحلیل جریان حالت: تصویر دیجیتالی از جفت شدن چند میدان فیزیکی
تجزیه و تحلیل جریان قالب بر اساس دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و تجزیه و تحلیل اجزای محدود (FEA) برای ساخت یک مدل دیجیتالی از جریان، انتقال حرارت و تکامل تنش مذاب پلاستیک در حفره قالب است. اصل اصلی شامل سه بعد است:

شبیه‌سازی میدان جریان: با استفاده از مدل‌های سیال غیر نیوتنی برای شبیه‌سازی رفتار رقیق شدن برشی مذاب‌ها در کانال‌های جریان پیچیده، پیش‌بینی دقیق زمان پر شدن، محل درز جوش و توزیع حباب هوا. به عنوان مثال، در توسعه قالب‌های ساعت هوشمند، تجزیه و تحلیل جریان قالب می‌تواند خطر پر شدن ناکافی در ناحیه دیوار نازک 0.2 میلی‌متری را شناسایی کند و مهندسان را راهنمایی کند که تعداد دروازه‌ها را از 2 به 4 افزایش دهند و در نتیجه یکنواختی پر کردن 65 درصد بهبود یابد.
کنترل میدان دما: با ترکیب معادله هدایت گرما و تئوری لایه مرزی، اثر دمای قالب بر سرعت خنک شدن مذاب را شبیه سازی می کند. پس از اتخاذ یک طرح آبراهه منسجم برای قالب قاب میانی گوشی Huawei Mate 60، قطر آبراه (Φ 8mm → Φ 6mm) و فاصله (25mm → 18mm) از طریق تجزیه و تحلیل جریان قالب بهینه شد و اختلاف دمای سطح حفره قالب را از 8 درجه به 2 درجه کاهش داد و تاب محصول را 0.15 میلی متر کاهش داد.
پیش‌بینی میدان تنش: معرفی مدل‌های سازنده مواد برای محاسبه توزیع تنش پسماند، که مبنایی را برای طراحی سیستم تخلیه فراهم می‌کند. در توسعه قالب Xiaomi Band 8، تجزیه و تحلیل جریان قالب غلظت تنش کششی 0.8 مگاپاسکال را در ناحیه دیواره جانبی نشان داد. با افزایش تعداد پین های بالایی (4 → 6) و گسترش قطر از 3 میلی متر به 4 میلی متر، نقص سفید بالایی با موفقیت از بین رفت.
2، شکستن چهار نقطه درد در توسعه قالب های الکترونیکی
1. کنترل دقیق شکل گیری ریزساختار
قالب های الکترونیکی اغلب شامل ریزساختارهایی مانند سگک های سطح 0.3 میلی متری و شیارهای آب بندی سطح 0.1 میلی متری هستند و طراحی تجربی سنتی به راحتی می تواند منجر به انحراف ابعادی شود. تحلیل جریان مدل از طریق مسیر زیر به پیشرفت‌های دقیقی دست می‌یابد:

جبران انقباض: یک مدل نقشه برداری پویا بین انقباض مواد و پارامترهای فرآیند ایجاد کنید. در توسعه قالب OPPO Watch 4، برای مواد PA66+GF30، تجزیه و تحلیل جریان قالب نشان داد که وقتی فشار نگه‌داری از 80MPa به 120MPa افزایش یافت، نرخ انقباض طولی از 0.52% به 0.48% کاهش یافت. بر این اساس، مقدار پیش جبران اندازه حفره قالب از 0.26 میلی‌متر تا 0.24 میلی‌متر تنظیم شد تا فاصله مناسب ضربه‌ای را در 0.02 ± 0.05 میلی‌متر تثبیت کند.
بهینه سازی جهت گیری فیبر: برای مواد تقویت شده با فایبرگلاس، تجزیه و تحلیل جریان می تواند توزیع جهت الیاف را در جریان مذاب شبیه سازی کند. در توسعه قالب مچ بند Fitbit Charge 5، با تنظیم موقعیت دروازه، زاویه جهت گیری فیبر در ناحیه شماره گیری از 45 درجه به 30 درجه بهینه شد که منجر به افزایش 22 درصدی در قدرت ضربه شد. در همان زمان، ناهمسانگردی ضریب انبساط حرارتی از 1.8٪ به 1.2٪ کاهش یافت و نوسانات اندازه ناشی از تنش حرارتی را کاهش داد.
2. کنترل قالب گیری تزریقی چند ماده
قالب های الکترونیکی اغلب از فناوری قالب گیری تزریقی دو رنگ برای دستیابی به یکپارچگی عملکردی مانند درج فلزی و ساختار پوسته پلاستیکی ساعت های هوشمند استفاده می کنند. تجزیه و تحلیل جریان قالب کیفیت رابط را از طریق تکنیک های زیر تضمین می کند:

پیش‌بینی استحکام پیوند رابط: یک مدل انتقال تنش برای فصل مشترک مواد ناهمگن ایجاد کنید. در توسعه قالب Samsung Galaxy Watch 6، تجزیه و تحلیل جریان قالب نشان داد که تنش برشی رابط بین PC/ABS و درج های فولادی ضد زنگ با فشار نگهداری 150 مگا پاسکال به حداکثر 28 مگا پاسکال رسیده است. بر این اساس، زبری سطح درج بهینه شد (Ra0.8 → Ra0.4) و ساختار معکوس اضافه شد که منجر به افزایش استحکام لایه برداری از 12N/mm به 18N/mm شد.
کنترل همزمان جبهه مذاب: برای فرآیندهای متوالی تزریق همزمان، تجزیه و تحلیل جریان قالب می تواند به طور دقیق تفاوت زمان پر شدن بین دو ماده را محاسبه کند. در توسعه قالب اپل واچ اولترا، با تنظیم زمان تاخیر تزریق ماده دوم (0.5 ثانیه ← 0.3 ثانیه)، ناهماهنگی خطوط همجوشی داخلی و خارجی از 0.8 میلی متر به 0.3 میلی متر کاهش یافت و خطر خرابی ضد آب ناشی از جدا شدن رابط را از بین برد.
3. تضمین تولید انبوه بازده بالا
قالب‌های الکترونیکی باید تقاضای تولید انبوه میلیون‌ها نفر را برآورده کنند و تجزیه و تحلیل جریان قالب می‌تواند پایداری فرآیند را از طریق روش‌های زیر بهبود بخشد:

کمی سازی پنجره فرآیند: مدل های سطح پاسخ را برای پارامترهایی مانند سرعت تزریق، فشار نگهداری و دمای قالب بسازید. در توسعه قالب برای کیس شارژ گوشی Huawei FreeBuds Pro 3، تجزیه و تحلیل جریان قالب پنجره فرآیند بهینه را تعیین کرد: سرعت تزریق 80-100 میلی متر بر ثانیه، فشار نگه داشتن 100-120 مگا پاسکال، دمای قالب 80-85 درجه، که مقدار CPK اندازه محصول را از 1.0 به 1.0 افزایش داد.
پیش‌بینی احتمال نقص: معرفی شبیه‌سازی مونت کارلو برای ارزیابی تأثیر نوسانات پارامتر فرآیند بر کیفیت محصول. در توسعه قالب برای Xiaomi Buds 4 Pro، تجزیه و تحلیل جریان قالب پیش‌بینی می‌کند که وقتی سرعت تزریق 5 ± درصد نوسان می‌کند، احتمال شات کوتاه محصول از 0.3 درصد به 1.2 درصد افزایش می‌یابد. بر این اساس، یک ماژول کنترل سرعت بسته{6} به دستگاه قالب‌گیری تزریقی اضافه می‌شود تا نرخ شات کوتاه واقعی را در 0.1٪ کنترل کند.
4. دگرگونی تولید سبز
در زمینه بی طرفی کربن، تجزیه و تحلیل جریان قالب به توسعه قالب الکترونیکی کمک می کند تا به حفظ انرژی و کاهش انتشار برسد:

بهینه‌سازی سیستم خنک‌کننده: کاهش زمان خنک‌سازی از طریق طراحی یکنواخت آبراه. در توسعه قالب Amazfit GTR 4، تجزیه و تحلیل جریان قالب، جایگزینی مسیر مستقیم آب سنتی با یک مسیر آب مارپیچی شکل را هدایت کرد که زمان خنک‌سازی را از 25 ثانیه به 18 ثانیه کاهش داد و مصرف انرژی تک حالته را تا 28 درصد کاهش داد.
بهبود استفاده از مواد: بهینه سازی طراحی سیستم ریختن برای کاهش ضایعات. در توسعه قالب مچ بند Garmin Venu 3، تجزیه و تحلیل جریان قالب پیشنهاد می کند که قطر کانال اصلی را از 12 میلی متر به 10 میلی متر کاهش دهید، نسبت ضایعات دروازه را از 15٪ به 9٪ کاهش دهید و سالانه بیش از 500000 یوان در هزینه مواد خام صرفه جویی کنید.
3، تحول فناورانه و روندهای صنعت
با ادغام هوش مصنوعی و فناوری اینترنت صنعتی، تحلیل جریان مدل سه روند توسعه اصلی را نشان می دهد:

ارتقای هوشمند: نسخه Autodesk Moldflow 2025 الگوریتم های یادگیری عمیق را برای بهینه سازی خودکار موقعیت دروازه و طرح آب خنک کننده ادغام می کند و چرخه طراحی را از 72 ساعت به 24 ساعت کاهش می دهد.
شبیه‌سازی مقیاس متقاطع: نرم‌افزار Moldex3D از دقت شبیه‌سازی تزریق میکرو 0.1 میلی‌متری عبور می‌کند، که می‌تواند رفتار پراکندگی نانو پرکننده‌ها را در مذاب شبیه‌سازی کند و از توسعه قالب‌های PCB با فرکانس بالا برای تجهیزات ارتباطی 5G پشتیبانی کند.
پلتفرم همکاری ابری: Siemens Simcenter با Alibaba Cloud برای راه‌اندازی یک سرویس SaaS برای تجزیه و تحلیل جریان قالب، همکاری{0}}در زمان واقعی و اشتراک‌گذاری داده‌های فرآیندی بین تیم‌های متعدد، همکاری می‌کند و کارایی توسعه قالب برای شرکت‌های چندملیتی را تا 40% افزایش می‌دهد.