台达集团成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

 

客户简介
delta
台达集团创立于1971年,为全球电源管理与散热解决方案的知名厂商。面对日益严重的气候变迁,台达长期关注环境议题,秉持「环保、节能、爱地球」的经营使命,持续开发创新节能产品及解决方案,以减轻全球暖化对人类生存的冲击。(来源:http://www.deltaww.com )

大纲

计算机在运算过程中会产生大量热能,为了降低机体温度,散热模块已广泛为业界所运用。台达集团作为全球电源管理与散热方案的知名厂商,深耕此领域长达数十载,多年前就引进Moldex3D射出成型仿真技术,进行产品设计验证及制程优化。本案例藉由Moldex3D多项精准分析,在散热模块实际生产前,检视计算机散热风扇支架潜在问题,进而调整并优化成型条件,成功达到节约成本、提升产品质量之双重目的。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-1-ch图一 本案例为计算机散热模块中的散热风扇支架

挑战

  • 改善产品变形问题
  • 降低产品不良率
  • 缩短开模周期

解决方案

台达集团导入Moldex3D eDesign并藉由实际试模验证,找出产品变形量至低的设计变更。

效益

  • 变形量从原本3mm降至0.15mm
  • 产品不良率自45%降到16%
  • 开模周期缩短3天

案例研究

散热模块中的风扇支架,负责固定并支撑散热模块,其平面度对整个模块装配影响甚巨。本案例中,散热风扇因收缩变形造成框角下塌,平面度超出标准规格,变形量达0.3mm。因此改善风扇支架的变形程度,使其平面度能符合要求规范,势必为优化模块制程的首要任务。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-2-ch图二 产品因收缩变形造成框角下塌,平面度超出标准规格
delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-3图三 样品变形量达0.3mm

为了有效提升产品质量,台达集团研发团队透过Moldex3D的充填、保压、冷却模块进行分析,了解原始设计问题所在。

充填分析结果(图四)显示,产品结构差异设计造成强度不均,充填时框角为流动末段,保压效果有限,导致容易产生收缩变型,影响产品结构支撑力。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-4图四 充填分析结果

保压阶段温度分布结果(图五)显示,黄色区域为保压结束时温度,仍高于230℃,此局部高肉厚区域容易因为内部积热而导致产品塑料收缩不均。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-5图五 保压阶段之温度分布分析结果

冷却分析结果(图六)显示,红色区域在冷却结束时仍出现积热,高积热区域容易导致产品变形,并延长冷却时间。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-6图六 冷却分析结果

了解原始设计问题后,台达集团接着透过Moldex3D翘曲模块比对三种产品设计:单根肋条、双根肋条、双根肋条+圆柱,并观察其Z轴变形量,作为衡量框角变形的重要参考数据。结果显示设变2(双根肋条+圆柱)的Z轴变形量最小,其Z轴总位移量在-0.39mm到0.36mm之间,是改善产品设计的最佳结构(图七、图八)。

原始设计-单根肋条

设变1. 双根肋条

设变2. 双根肋条+圆柱

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Z轴变形量:-0.57~0.38mm

Z轴变形量:-0.41~0.37mm

Z轴变形量:-0.39~0.36mm

图七 以Moldex3D模流分析比对三种设计,结果显示设变2为Z轴变形量最小的结构

原始设计-差的结构

设变1. 一般的结构

设变2. 最佳结构 

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框角下塌0.30mm,
平面度超出标准规格

框角处下塌小于0.18mm,
平面度在规格内

框角下塌小于0.15mm,
平面度直规检测完全达到规格

图八 经由Moldex3D模流分析,成功找出双根肋条+圆柱为产品结构设计的最佳选择

结果

台达集团经由实际试模与Moldex3D模拟分析结果比对,证明Moldex3D提供的解决方案值得高度信赖。采用双根肋条+圆柱之设计,Z轴变形量改善了20%,实际产品变形量从原本的0.3mm降至0.15mm,成型不良率更从45%降到16%。此外还缩短了3天的开发周期,成功节省可观的开发成本。


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