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機械工業雜誌

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模具高效減廢設計整合開發應用技術研究

作者 詹家銘洪啟銘許家豪羅章元

刊登日期:2024/12/01

前言

模具減碳製程接軌淨零已是全球化趨勢,模具產業鏈投入減碳關鍵技術開發,可顯著提高模具壽命、降低成本,並減低模製品生產、製作過程的碳排放量,同時達到節能效益,促進國內廠商跨入節能減碳製造領域,切入歐盟、美國等國際市場[1]。開發低耗減廢製造技術,減少生產與材料成本,結合能源循環再利用,大幅降低二氧化碳當量(CO2e),協助模具產業進入節能全球供應鏈體系,促進臺灣模具產業的永續經營與企業發展。

本文的主旨是聚焦金屬加工模具產業( 如:鑄造、熱成型、熱間鍛造等) 減碳技術開發先進應用,積極布局在設計優化端與製程改善端,透過設計優化與製程改善提升使用效率達到減少碳排之目的。

模具高效減廢設計整合開發應用

技術研究

因應電動車之底盤、車架總成模組與固態電池模組及精密機械鋁合金鑄件的高品質要求[2-3],開發過程將會因方案錯誤與反覆修模而造成成本增加,為協助電動車/ 精密機械供應鏈之鑄造業者提高生產週期縮短凝固時間的高效冷卻設計成本與低碳化生產能力,及設計人才經驗之傳承,因此我們以減碳化的高周轉率鑄造模具激冷控制設計優化與鑄造製程數位試模評估模組來進行整體的產品開發與製程試模評估作業。全程目標為全方位減碳高周轉率鑄造模具激冷散熱效率溫控制設計優化與製程數位試模技術服務系統,並以四個年度分別進行相關模組之開發,透過數位電腦模擬及軟體深度學習解析評估,完成鑄件及模具激冷散熱算法則與設計指引暨鑄造生產的運作工序中溫度控制與冷卻效率掌握,達到提高生產週期和鑄件良率90 % 以上,來增加永久模鑄造周轉率30 % 和降低生產成本,提升製程清淨度與流程優化,達到節能乾淨綠色鑄造。

針對乘用車碳排放量日漸趨嚴,車廠應用輕量化材料結合先進成形工法,朝向精準下料、一道次成形的工法取代原先需透過多部件各自成形,然後搭配後續的銲接工法,達到減少板材用料、成形道次優化與單部件具複合性能為目標,透過減少產品用料、輕量化以及部件重量減少,從製造以及後續車輛運行時的應用情境達減少碳排的目標。近期國際大廠將以往不關注的廢料會變成產品碳排量列入邊境碳稅的計算,影響國內業者產品出口的競爭力。本文目標為建立成形模具數位設計(熱間鍛造、熱成形)與減廢製程虛實模型解析技術,除建立可達減碳目標之複合性能輕量化部件成形模具技術外,並透過成形製程線上監診與製程數位試模技術建置,使成形後部件機械特性可符合目標品質要求大幅降低成形模具調校造成廢料,縮短成形製程設計時程外,並透過整線製程關鍵參數監控部件品質,降低產品不良率。

 

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