Hồ sơ khách hàng

Khách hàng: Đại học Feng Chia

Ngành: Giáo dục/Học viện

Giải pháp: Moldex3D Advanced Package; Designer BLM; Flow; Foam Injection Molding

Năm 1961, Trường Cao đẳng Kỹ thuật và Kinh doanh Feng Chia được thành lập. Trường đã được cấp danh hiệu đại học vào năm 1980 và được đổi tên thành Đại học Feng Chia (FCU). Tầm nhìn dài hạn của FCU là trở thành một trường đại học danh tiếng ở Châu Á Thái Bình Dương với đặc điểm là liên tục cải tiến, xuất sắc trong giáo dục và nghiên cứu đột phá. Hơn nữa, FCU còn nỗ lực đào tạo thế hệ lãnh đạo tiếp theo bằng cách duy trì thế giới quan rộng lớn và trang bị cho sinh viên kiến ​​thức và kỹ năng chuyên môn cũng như đánh giá cao nghệ thuật và nhân văn.

Bản tóm tắt

Nghiên cứu này chứng minh xu hướng giảm trọng lượng của cấu trúc giày trong thị trường giày dép hiện nay. Bằng cách sử dụng phương pháp ép phun bọt (FIM) trong Moldex3D, Đại học Feng Chia đã ứng dụng chất đàn hồi SEBS (vật liệu có thể tái chế) để dự đoán ảnh hưởng của cấu hình cổng nhựa và sự thay đổi áp suất ép phun lên quá trình điền đầy của vật liệu nóng chảy chứa bọt khí siêu nhỏ. Thông qua việc tích hợp mô phỏng và thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã xác minh tác động của vị trí cổng và sự thay đổi độ dày lên cấu trúc và sự phân bố của bong bóng. Kết quả cuối cùng cho thấy phương pháp ép phun bọt không chỉ có thể thay thế chất tạo bọt truyền thống mà còn giảm được 10% trọng lượng sản phẩm.

Thử thách

• Nghiên cứu tác động của thiết kế cổng đến dòng chảy nóng chảy và chất lượng ép phun
• Khắc phục các khuyết tật bề mặt tiềm ẩn có thể xảy ra trong quá trình ép phun khuôn truyền thống.
• Dự đoán sự phát triển của cấu trúc bong bóng và giảm mức sử dụng vật liệu

Các giải pháp

Trong nghiên cứu điển hình này về chi tiết đế giày trong suốt, chất đàn hồi SEBS được sử dụng để giảm trọng lượng sản phẩm và khắc phục khuyết điểm co ngót bề mặt sản phẩm. Chất đàn hồi SEBS cũng có thể được tái chế và tái sử dụng để đáp ứng nhu cầu về nền kinh tế tuần hoàn xanh. Phân tích tác động của các thiết kế cổng khác nhau và độ dày sản phẩm không đồng đều ảnh hưởng thể nào đến đặc tính dòng chảy và đặc tính tạo bọt, các thí nghiệm và mô phỏng đã được tiến hành bằng Moldex3D.

Những lợi ích

• Kết quả mô phỏng và thử nghiệm có tính nhất quán cao, đạt được sự đồng nhất giữa mô phỏng và thực tế
• Trọng lượng sản phẩm giảm 10%, đạt được tiêu chí độ nhẹ của sản phẩm.
• Hiện thực hóa nền kinh tế tuần hoàn xanh, giảm nhẹ sản phẩm và hiểu rõ quy trình FIM

Nghiên cứu điển hình

Trong ngành công nghiệp giày truyền thống, đế lót giày thường được làm từ nhựa kết hợp với chất tạo bọt hóa học đổ vào khuôn, dẫn đến chi phí sản xuất và vật liệu cao. Với xu hướng phát triển sản phẩm nhẹ và hướng tới nền kinh tế xanh, phương pháp ép phun bọt (FIM) với việc bổ sung hỗn hợp khí có khả năng giảm thiểu cả việc sử dụng nguyên liệu và trọng lượng sản phẩm. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu của Đại học Feng Chia đã sử dụng chất đàn hồi SEBS để tìm ra vị trí cổng nhựa thích hợp, tối ưu hóa sự phân bố bong bóng, và xác minh kết quả qua mô phỏng và thử nghiệm. Khuôn đế giày với sáu vị trí cổng khác nhau được thể hiện trong Hình 1. Nhóm đã xây dựng mô hình 3D và lưới biên sản phẩm, đồng thời phân tích hành vi dòng chảy và đặc tính tạo bọt bằng công cụ Moldex3D.

Hình 1 Khuôn và sản phẩm đế giày

Các vị trí cổng khác nhau dẫn đến sự thay đổi về áp suất bạc cuống phun, áp suất lòng khuôn và kích thước bong bóng (Hình 2 và Hình 3). Khi nhựa được phun từ khu vực có thành dày, áp suất bạc cuống phun và áp suất lòng khuôn tăng lên ở cuối giai đoạn điền đầy do độ dày của sản phẩm giảm dần theo hướng dòng chảy. Áp suất khuôn cao hạn chế sự phát triển của bong bóng. Ngược lại, khi cổng vào nằm ở khu vực có thành mỏng, áp suất thấp hơn ở cuối giai đoạn điền đầy, dẫn đến kết quả tạo bọt tốt hơn.

Hình 2 Áp lực dòng chảy của các vị trí cổng khác nhau

Hình 3 Áp suất lòng khuôn tại kích thước ô tương ứng (a) điền  đầy từ vị trí dày (b) điền đầy từ vị trí mỏng

Mẫu hình dòng chảy từ Moldex3D đã được xác nhận bằng các thí nghiệm FIM thực tế (Hình 4). Quá trình dòng chảy của nhựa từ các thí nghiệm mô phỏng và FIM rất nhất quán. Độ dày không đồng đều cũng ảnh hưởng đến kích thước ô và mật độ ô vì vị trí cổng thay đổi từ phải sang trái. Sự khác biệt về độ dày sản phẩm và cách điền  đầy đã thay đổi sự phân bổ áp suất trong lòng khuôn, điều này hạn chế sự phát triển của bong bóng. Kết quả cho thấy rằng việc điền đầy từ cả hai mặt sẽ có tác dụng tạo bọt tốt hơn so với việc điền đày vào giữa đế giày (Hình 5).

Hình 4 Dòng chảy nhựa từ Moldex3D (ở trên) và thử nghiệm thiếu nhựa (bên dưới)

Hình 5 Kích thước và mật độ bong bóng bị ảnh hưởng bởi vị trí cổng

Hình 6 Cấu trúc vi mô của sự phân bố bong bóng

Kết quả

Trong nghiên cứu này, vị trí cổng và độ dày không đồng đều của sản phẩm đã ảnh hưởng đến áp suất cuốn phun, áp suất lòng khuôn và mẫu hình dòng chảy, dẫn đến sự phân bổ kích thước tế bào và mật độ tế bào khác nhau. Với kết quả có tính nhất quán cao từ mô phỏng Moldex3D và thí nghiệm FIM, nhóm nghiên cứu của FCU đã tối ưu hóa vị trí cổng để hiểu rõ hơn về đặc tính tạo bọt. Bằng cách sử dụng quy trình sản xuất SEBS/FIM, ngành công nghiệp đế giày có thể đạt được mục tiêu về nền kinh tế tuần hoàn xanh và các sản phẩm nhẹ.

Tham khảo bài viêt gốc tại: Moldex3D Blogs