法國CVA Silicones公司使用SIGMASOFT Virtual Molding對一副4腔LSR模具進行了虛擬分析，優化了熱佈局，降低了廢品率，避免了高昂的質量問題，提升了盈利能力。
對液態矽膠（LSR）製品的需求正在不斷增長，特別是在醫療和嬰兒護理市場，高的熱穩定性和極佳的生理效能，使得LSR成為未來廣泛應用的首選材料（如圖1所示）。然而，成型LSR卻具有挑戰性：它是一種反應性材料，加工視窗窄，產生的廢品廢料無法再加工；正確的模具排氣對於避免空氣滯留也至關重要；熔接線位置和填充方式（比如噴射）會影響最終產品的質量。另外，為縮短迴圈時間、降低成本以及獲得良好的產品質量，整個成型週期中還要確保合適的模具溫控。
圖1 醫療保健和消費市場的不斷增長顯示出對矽膠製品需求的不斷增加
要實現利潤最大化並降低廢品率，必須深入瞭解整個成型過程，預測可能出現的問題，包括流動和硫化，以及整個成型過程的溫控條件。為了採用一副4腔模具生產矽膠奶嘴，CVA Silicone公司聯絡了Sigma公司，希望就此專案為其決策提供技術支援。他們將SIGMASOFT Virtual Molding用於模具開發的各個階段，以評估流道設計、模具溫控以及成型系統的整體效率。
第一種方法構思了一種X形流道佈局，如圖2左所示。由於採用了傳統流道，所以可以最大程度地減少廢品。其流道是圓柱形的，最小直徑4mm，流道容積佔整體注射量的52%。
圖2左：最初的流道佈局採用傳統流道，產生了52%的廢料；右：最佳化的冷流道佈局消除了廢料的產生，透過SIGMASOFT Virtual Molding迭代實現了最佳佈局
找到最佳流道
對傳統流道佈局的首次填充分析進一步表明，部件會產生熔接線，如圖3所示，這對於機械完整性和部件美觀性而言都不是理想的效果。因此，需要考慮冷流道的替代方案。在冷流道中，沒有出現材料網格，無廢料產生。由於需要額外的投資，必須仔細評估這一方法的可行性。
採用SIGMASOFT Virtual Molding對不同的冷流道佈局方案進行了評估。通過幾次虛擬迭代，對填充平衡、壓降、飛邊、鎖模力和硫化時間等引數進行了評估。在迭代分析中，模具就像在實際中執行一樣，所有的元件，每一個都有自己的材料特性。最佳的流道佈局可最大程度地減小壓降和飛邊，同時確保最佳熱效能，如圖2右所示。用於分析的模具配置如圖4所示，所需的迴圈時間、能源效率和壓力證實了該替代方案的經濟可行性，每一次注射量顯著減少了52%。
圖3 最初的X形流道佈局將澆口放在部件側面，從而沿著部件產生了不理想的熔接線
圖4 最佳化的完整模具配置，包括冷流道系統
硫化：複雜的熱相互作用結果
找到最佳填充概念後，就可以對模具進行熱分析。在這種情況下，目標是獲得成型過程中每個點和每個步驟真實的模具溫度，以預測LSR材料硫化所需的能量。與實際生產一樣，模具連同所有元件（如圖4所示）在多次成型週期中反覆再生產，生產引數與實際生產相同：填充和硫化條件，甚至包括迴圈之間的非生產時間。模具從室溫開始，透過加熱筒進行調溫，就像在注射機中一樣，虛擬“執行”幾個週期，直到系統達到準穩定的熱狀態——與實際相同的模擬條件，這將幫助模擬出和實際生產一致的部件質量。
如圖5所示，模具冷熱區非常明顯。視覺化的行為，為改善加熱帶的幾何形狀以及規劃系統內感測器的位置帶來了可能。圖6表示模具動模的溫度分佈，這是經過幾次成型週期後的真實溫度，由加熱系統、模具材料、冷流道和進入的冷熔體之間的相互作用而產生。如圖6所示，各部分都有明顯的溫度梯度，型腔底部的溫度大約是160℃，而奶嘴尖部，溫度幾乎降低到了20℃。如此大的溫度梯度誘發了硫化行為的變化，增加了理論上的迴圈時間。
圖5 真實的模具熱分佈：模具冷熱區非常明顯
圖6 真實的模具動模溫度分佈，底部和尖部之間形成了明顯的溫度梯度
為便於比較，採用160℃的均勻的模具溫度獲得的硫化結果如圖7左所示，在此理想情況下，需要30s的硫化時間。圖7右給出了採用實際模具溫度下的硫化結果。可以明顯看出，30s時部件尖部只實現了43%的硫化。由此可以看出，不考慮模具因素的話，部件效能會受到影響，導致作出昂貴的決策，且很可能要在真實模具上進行多次盲目的迭代，才能找到失敗的原因。
圖7 左：採用160℃的均勻的模具溫度，30s後奶嘴尖部的硫化程度；右：採用圖5所示的實際模具溫度，30s後奶嘴尖部真實硫化僅為43%
在LSR注射成型中，SIGMASOFT Virtual Molding可替代真實的注塑機，對部件和模具進行最佳化，對模具佈局、生產率和部件質量等作出重要決策。透過短時間內低成本地嘗試概念，顯著減少了在生產車間的迭代次數，加快了產品開發過程，降低了研發成本，最終，節省了資源，提高了生產過程的利潤率，進一步釋放了機器和人員的效能。
藉助SIGMASOFT Virtual Molding，CVA Silicones公司改進了部件，避免了質量問題。此外，由於模具設計和工藝設定的變化，以及預先在計算機上進行的安全嘗試，避免了昂貴的模具迭代和生產之初反覆的試驗，贏得了產品競爭力。