2004 年 12 月 14 、 15 日,泓崴科技在台中以及台北,分別舉辦 3D Timon 軟體台灣地區發表會,本次發表會中,特別邀請日本東麗( TORAY )的小西研一先生,來台介紹 3D TIMON 。 3D TIMON 是日本東麗開發的真實三維塑膠射出成形分析軟體,其優異且精確的三維分析(含翹曲變形分析)結果,使 3D TIMON 在日本有超過 150 家的客戶。
  東麗( Toray )成立於 1926 年,主要業務是塑膠材料、纖維、化工材料、電子產品以及醫藥產品,公司下屬集團人數達三萬兩千人。東麗本身是塑膠材料的主要供應商之一(全球前五十大化工企業),因此早在 1980 年初期,便進行塑膠產品成形後之變形預測模擬研究,並且於 1987 年開發完成日本第一套塑膠射出成形模擬軟體 TIMON ( Toray Integrated Molding New system )。並且於 1996 年開發出第一套真實三維塑膠射出成形模擬軟體 3D TIMON 。由於其在真實三維模流分析的高準確度,在客戶的需求下,於 2003 年發表了 3D TIMON-INSERT (嵌入成形模組)以及 3D TIMON-OPTICS (光學成形模組),以及智慧型模具設計工具 TIMON MOLD DESIGNER 。表一為 3D TIMON 的開發流程表。


TIMON : Toray Integrated Molding New system

1981

開發源由:塑膠產品的翹曲變形預測

1987

發表 TIMON ( from TORAY's Subsidy Companies)

1994

發表 PC 版 TIMON ( for Windows 3.1 & FEMAP )

1996

發表 3D TIMON ,世界第一套 3D 模流分析軟體

1999

Toray 將軟體業務納入新經營業務

2001

發表 3D TIMON (V.6.0) , 包含 TIMON-MESH 網格建立模組

2002

Toray 成立 CAE Software and Solution Business 部門
發表 3D TIMON (V.7.0)

2003

發表:
3D TIMON-INSERT (嵌入成形模組)
3D TIMON-OPTICS (光學模組)
TIMON Mold Designer .

2004

發表 3D TIMON-TetMESH 網格建立模組
CAE Software and Solution Business 部門併入 TEK
( Toray Engineering )

表一、 3D TIMON 開發流程


3D TIMON 在日本有相當高的佔有率。表二為目前在日本 3DTIMON 代表客戶一覽表。在 2001 年之前, 3D TIMON 僅在日本當地進行銷售及支援;隨著日本廠商在海外地區(東亞以及東南亞)的生產基地生產比重逐漸增加,海外子公司以及相關之供貨廠商提出產品成形相關問題的需求,於是 3D TIMON 開始進行海外銷售。泓崴科技非常榮幸,於 2004 年與 Toray 正式簽訂合約,成為台灣地區總代理,讓台灣廠商得到更好的技術服務與支援。


產品種類

代表廠商

汽機車

HONDA 、 TOYOTA 、 HINO 、 YAMAHA 、 DENSO 、 DIHAYSU 、 AISHIN 、 NOK 、 ALPS 、 STARLITE 、 YAZAKI 、 KOITO 、 MIKUNI 、 SUMITOMO WIRING SYSTEM 、 … 等

電子與光學產品

Panasonic 、 SONY 、 Fujitsu 、 NIKON 、 OLYMPUS 、 Canon 、 TAMRON 、 NALUX 、 OMRON 、 MABUCHI MOTOR 、 MITSUBISHI Elec. 、 Samsung 、 ENPLUS… 等

機械廠商與材料商

DAIKIN 、 brother 、 TEC 、 LG Chem 、 IDEMITSU 、 YKK 、 Toray 、 YAMAGATA CASIO… 等

表二、 3D TIMON 於日本之代表客戶


3D TIMON 有三大特色

1. 支援多種 3D 網格設定
 不同於市面上其他的模流分析軟體,僅支援單一 3D 網格; 3D TIMON 支援兩種主要網格
•  TIMON MESH : TIMON MESH 是 3D TIMON 內定基本網格格式,為 VOXEL 網格(六面體元素)。
•  TETRA MESH : TETRA MESH 是四面體元素,如果產品曲面複雜, TETRA MESH 能夠順利的描述產品的外形。
以上兩種網格, 3D TIMON 都有專屬的網格產生器,可以讓使用者快速從原始的實體 3D 模型,快速的建立分析所需之網格模型。

圖 1-1 、原始之 STL 圖檔

圖 1-2 、 TETRA MESH 圖檔


2.   Solver 同時支援 3D 以及 2.5D 模擬分析
早期的模流分析軟體,必須建立模型的『中立面』,並且對中立面定義肉厚,也就是一般人常聽的 2.5D Model 。這種模型的分析時間較短,但是建立網格的時間非常長;隨著技術的提升,以真實三維網格執行分析成為主流。然而,目前其他的模流分析軟體,將 2.5D 及 3D 分開成兩個模組,使用者必須增加採購成本,才能同時做 2.5D 以及 3D 的分析。
3D TIMON 的 Solver 支援 3D 以及 2.5D ,使用者不需要加購任何模組,基本模組就可以執行真實三維分析以及 2.5D 的分析;廠商可以根據產品的不同,決定要以何種網格進行分析;並且可以用合理的採購成本,選購需要的模組。


3.   特殊應用模組
由於 3D TIMON 於三維分析的高準確度,在客戶的要求下,特別開發了兩個獨立模組;
A. 嵌入成形模組:
嵌入成形,是在塑膠成形之前,於模穴內放置另一個產品(塑膠 / 金屬)。由於材料性質不同,成形後的產品可能會發生如圖一的變形模式。 3D TIMON 能夠將成形時對嵌入件之壓力分佈,轉成初始條件,並且將網格及邊界條件轉至其他結構分析軟體(如 ANSYS 、 ABAQUS 、 NASTRAN )進行結構分析變形,如圖 2 所示。

圖 2-1 、充填塑膠對嵌入件施加
的壓力分佈預測

圖 2-2 、嵌入件的變形預測

圖 2-3 、組合件的變形預測


B. 光學模組
光學元件在成形過程中,會因為充填時造成的主應力分佈、保壓時造成的主應力分佈、以及溫度造成的主應力分佈,產生偏光以及雙折射率現象,如圖三。傳統的解決方法,僅能用經驗加以判斷,進行模具修改以及成形條件調整; 3D TIMON 能夠將這些現象,以數值的方式顯示;使用者便能夠在電腦上模擬各種不同的輸入條件,對於成形後的結果預測,如圖 3 及圖 4 。

圖 3 、光學分析結果,由左至右分別為
Birefringence 、 Principal Stress by Resin Flow 、以及 Polarization

圖 4 、塑膠光學透鏡之偏光現象與模擬結果




3D TIMON 能夠接受各大主流 CAD 軟體( Pro/E 、 UG 、 CATIA 、 Solid Works 、 Solid Edge… 等)轉出之 STL 檔,直接進行三維成形分析,另外,能夠將分析結果(如殘留應力)以及網格輸出至其他結構分析軟體,如 ANSYS 、 ABAQUS 、 NASTRAN ,讓分析工程師能夠進行更多的成形問題模擬與預測,將成形問題提升至設計階段完成,減少模具開模後的試模修改問題;表三為充填、保壓、纖維配向、冷卻,以及翹曲變形模組的基本功能說明。



模擬塑膠充填時之成形狀況
短射、結合線位置、包風位置、融膠溫度分佈、剪切應力、剪切率等。

充填模組 FLOW

提供塑膠成形所需之鎖模力大小預測,產品縮水、凹陷位置預測、產品肉厚方向溫度分佈、壓力分佈等。

保壓模組 PACK

模擬塑膠在增加纖維後,產品之充填模式與纖維配向。(註:增加纖維配向模組後,產品變形結果會增加纖維配向對變形造成的影響模擬預測)。

纖維配向模組 FIBER

提供產品變形量之預測,以及產品縮水率計算。

翹曲變形模組 WARP

提供產品於成形過程中,加入冷卻水路後對其成形的影響,包括水溫及水量不同造成的公母模穴不等溫影響,以及不均勻冷卻對產品變形的影響等。

冷卻模組 MCOOL


  作為日本自行開發之第一套三維分析軟體, 3D TIMON 提供更多的射出成形機資訊以及材料資訊。長期以來, 3D TIMON 針對日本客戶進行技術支援以及售後服務,因此其塑膠材料資料庫以及射出成形機資料庫非常完整。幾乎市面上能夠購買之日本塑膠材料以及日本射出成形機,均包含在其資料庫內。使用者不用浪費時間,進行機台資料收集以及調整。
  在新產品開發日趨激烈的今日,競爭力的提升成為公司不斷前進的不二法門。 3D TIMON 在產品開發上,能夠提供使用者更多的後段成形資訊,讓使用者能夠在開發階段就進行『電腦試模』,不用等到產品試模完畢後,才不斷的修改模具。不但能夠大幅縮短時間,還能夠降低產品的開發成本。
  泓崴科技本著提供最好的產品、持續不斷的教育訓練、以及快速有效的售後服務的理念,使客戶能夠在最短時間內做到投資回收為宗旨,希望做為國內廠商最佳的合作伙伴。希望國內廠商能夠給予泓崴科技更多的鼓勵與支持,我們會秉持更好的服務精神,與客戶共同努力,共同成長!


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