【射出成型】LSR 液態矽膠射出成型：在品質問題發生前預先掌握風險

LSR 液態矽膠射出成型：在品質問題發生前預先掌握風險

液態矽膠（Liquid Silicone Rubber，LSR）的市場需求持續快速成長，尤其是在醫療器材與嬰幼兒用品領域，由於 LSR 具有優異的耐熱性、生物相容性等物理性能，因此逐漸成為眾多高階應用的首選材料。

然而，LSR 具有極低的黏度，使其射出成型的過程比一般熱塑性塑膠更具有挑戰性。若要兼顧產品品質、降低不良率並提升生產效益，就必須掌握整個成型製程，包括材料的流動行為、固化特性以及模具的溫度狀態等關鍵因素，才能及早發現潛在問題，並於開發階段完成改善。

客戶成功案例：矽膠奶嘴模具開發

法國矽膠材料製造商 CVA Silicones 希望更深入了解產品在射出成型過程中的表現，因此與 SIGMA 合作，透過 SIGMASOFT 模具模流優化分析模擬進行完整分析。

本案例開發的是一套四穴矽膠奶嘴（Silicone Nipple）模具，主要目標是透過虛擬成型技術全面評估模具性能，並預測量產時可能發生的品質問題，協助設計團隊於試模前完成最佳化。

1. 建立真實模具的熱平衡狀態

模擬分析從室溫開始進行。首先利用加熱棒與加熱板，將模具逐步升溫至工作溫度，預熱完成後，系統會連續模擬多個生產週期，使整套模具達到接近穩態（Quasi-steady State）的熱平衡狀態（圖1）。

圖 1. 將模具加熱至接近穩態的過程， 需經過多個循環

完成熱平衡後，再針對整個製程進行詳細分析，包括：

• 充填（Filling）
• 保壓（Holding）
• 加熱與固化（Heating & Curing）

如此一來才能真實反映實際生產時的模具熱行為。

2. 模具溫度分布不均造成的固化差異

分析的結果顯示，在目前的加熱棒排佈下，動模側（Moving Mold Half）出現了明顯的溫度不均，如圖2所示：

圖 2. 動模側的溫度分佈顯示，奶嘴頂部和底部之間存在較大的溫差。

• 模穴板（Cavity Plate）的溫度約維持在 165°C～170°C

• 奶嘴由底部至頂部存在約 20°C 的溫差

如此大的溫度梯度，將直接造成各區域的固化速度不同，導致整體成型週期必須拉長，進而降低生產效率。

為何必須模擬整套模具？

本案例充分展示，在分析 LSR 射出成型時，我們不能只關注產品本身，而必須同時評估整套模具的熱傳行為。

為了比較差異，工程團隊另外建立了一套傳統射出模流分析模型，假設整副模具維持均勻 160°C 的固定溫度。在這個簡化模型下，模擬結果顯示產品加熱 30 秒即可完成固化（圖3）。

圖 3. 30秒後的固化程度。

然而，當採用 SIGMASOFT 模具模流優化分析模擬後卻發現，即使加熱 30 秒，產品頂部區域的固化率卻只有 43%，此時若進行脫模，容易造成產品變形或是尺寸異常。因此，在實際生產的過程中，勢必需要更長的加熱時間。

虛擬模具技術：兼顧品質與成本的最佳解

觀察實際的熱分布對產品品質具有決定性的影響，若忽略這點，不僅可能導致品質缺陷，更可能造成大量試模成本與開發時間的浪費。現在透過 SIGMASOFT 模具模流優化分析模擬，團隊成功設計了模溫控制配置 (Tempering Concept)，讓模具內部的溫度更加均勻。

將 SIGMASOFT 模具模流優化分析模擬應用於 LSR 射出成型中，可以協助使用者：

• 及早洞察：在生產前，精準找出引發品質問題的根本原因。

• 降低成本：有效減少廢料產生與試模次數。

• 縮短時程：減少實際模具與零件開發過程中的修改反覆，為專案爭取更多寶貴的時間。

若想進一步了解 SIGMASOFT 的模擬技術與實際應用，歡迎聯繫虎門科技，我們將提供最適合您製程需求的專業解決方案。