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PU 發泡成形的三維流動分析

 

PU 發泡成形的三維流動分析
Three-Dimensional Flow Analysis of Polyurethane Foaming

發表單位:
Production Engineering Research Laboratory, Hitachi Ltd.
292,Yoshida-cho,Totsuka-ku, Yokohama ,244-0817 Japan
作者: Tsutomu Kono and Junichi Saeki

PU 發泡製程之模擬製程開發需求
希望開發一套可精確預測在充填中之密度變化的模擬設定
製程最佳化 – 預測最佳 mixing head 的位置以及氣體混和分佈率、最少之材料應用等。
減少試模之時間與次數

類型

應用

功能需求

Soft Foam
軟質發泡成形

汽車產業

座椅
座墊
方向盤

衝擊吸收
舒適

寢具
家具

Hard Foam
硬質發泡成形

冰箱
建築材料
鐵道材料

隔熱
防噪音
強度

表 1 、 PU 發泡成形的應用領域



表 2 、冰箱 之 PU 填充材之需求與應用方式



圖 1 、 PU 發泡之製程說明



圖 2 、 PU 發泡製程之模擬



圖 3 、應用 FLOW-3D 於發泡製程之流程



圖 4 、用來檢視發泡成形之實驗模穴設計



圖 5 、發泡實驗之設備(在第一秒及第十二秒之成形狀況)



圖 6 、發泡製程中比容與時間之變化(在不同模具溫度下)



圖 7 、比容 VS 時間 曲線之 Curve-Fitting



圖 8 、 FLOW-3D 的發泡模擬



圖 9 、模擬結果與材料使用量之比對


結論
按照本次實驗所開發出之 FLOW-3D 模擬 PU 發泡製程,已經證明可以應用於真實的設定上(精確度相當高)。
本系統能夠最佳化 mixing head 的位置、混合氣體含量、發泡材密度分佈,以及使用之材料量。