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從射出壓力到光彈條紋:生成式模型於內部應力可視化之應用
作者
柯坤呈、張智霆
任職單位: 國立臺灣師範大學
刊登日期:2026/04/28
摘要
射出成型製程中,材料內部應力雖深刻影響產品品質,卻難以於製程當下即時掌握。傳統光彈量測 多屬事後分析工具,不易直接應用於產線。本研究以模內壓力關鍵資訊為基礎,導入生成式模型建立製程 資料與光彈條紋之對應關係,使內部應力分布得以被預測與重建。本研究結果顯示,模型所生成的條紋在主要應力區域與整體分布趨勢上與實測結果具有良好一致性,且在有限資料條件下仍能維持穩定表現。
此方法有助於將內部應力評估由事後檢測前移至製程當下,為射出成型品質管理與智慧製造提供新的應用方向。
Abstract
Internal residual stress in injection molding significantly affects product quality, yet remains difficult to monitor in real time during the manufacturing process. Conventional photoelastic measurement is primarily a post-process analysis tool and is not easily integrated into production lines. This study utilizes key in-mold pressure features and introduces a generative modeling approach to establish the relationship between process data and photoelastic fringe patterns, enabling the prediction and reconstruction of internal stress distributions. The results demonstrate that the generated fringe patterns show strong agreement with experimental measurements in both major stress regions and overall distribution trends, while maintaining stable performance even under limited data conditions. This approach supports shifting internal stress evaluation from post-production inspection to in-process assessment, providing a new direction for quality management and smart manufacturing in injection molding.
摘要
射出成型製程中,產品的內部殘留應力(Internal Residual Stress)對品質影響極大,但難以即時監控。傳統的光彈量測(Photoelastic Measurement)多為事後分析,無法直接應用於生產線。本研究提出一種基於生成式模型(Generative Models)的方法,利用射出過程中的「模內壓力」關鍵資訊,預測並重建對應的「光彈條紋圖」。研究結果顯示,模型生成的條紋在主應力區域與分布趨勢上與實測結果高度一致(SSIM 中位數達 0.902),且在有限資料量下仍具備穩定性,成功將應力評估由事後檢測前移至製程當下。
前言:射出成型品質管理的挑戰
在射出成型(Injection Molding)中,產品的外觀與尺寸易於量測,但內部應力狀態卻是品質管理中最難掌握的變數。
隱性影響
內部應力隨材料流動、受壓與冷卻形成,初期不反映在尺寸偏差上,但隨時間或環境變化(如儲存、受熱),會轉化為變形、裂紋或光學性能劣化。
透明製品之關鍵
對於光學鏡片或透明塑膠件,內部應力直接影響光學性能,光彈條紋是評估其狀態的重要工具。
現有技術落差
- 光彈量測:需額外光學設備,通常在成型後一段時間才能拍攝,屬「事後分析」,無法即時回饋。
- 模內壓力:設備可即時取得,記錄了充填、保壓與冷卻的完整歷程,但其數據多為「數值曲線」,工程人員難以直觀判讀其對應的內部結構變化。
研究目標
建立射出壓力資訊與光彈條紋間的對應關係,實現內部應力的即時可視化預測。
DOI: 10.30256/JIM.202605_(518).0008
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2026年05月號
(單篇費用:參考材化所定價)