台达集团成功应用Moldex3D 改善散热风扇支架变形问题

K哥

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

·          客户：台达集团中达电子    ·          产业：电子    ·          解决方案：Moldex3D eDesign    ·          国家：中国

台达集团创立于1971年，为全球电源管理与散热解决方案的领导厂商。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。

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领导者，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。

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Moldex3DeDesign并藉由实际试模验证，找出产品变形量最低的设计变更。

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。

图二产品因收缩变形造成框角下塌，平面度超出标准规格
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。

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。

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。

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
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
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。