流動平衡是醫(yī)療器材在多模穴成型成功與否的關(guān)鍵，好的流動平衡可以協(xié)助提升產(chǎn)品質(zhì)量并降低差異性。高分子熔膠是一種復雜的流體，其黏度會被剪切率和溫度影響，尤其是多模穴成型時，流道里的料溫不均，造成模穴間很難達到流動平衡。再者，多模穴中有效保壓時間和冷卻時間都不盡相同，導致產(chǎn)品尺寸、重量甚至功能產(chǎn)生變異。圖1就是一個當熔膠進入次流道時填充不平衡的例子。

圖1 在次流道發(fā)生的流動不平衡

在多模穴系統(tǒng)中，若能達成流道平衡便可在各模穴間取得充填與保壓時間一致，更凸顯流道平衡在多模穴成型中的重要性。在成型時，必須確保模穴中塑件質(zhì)量一致性，因為塑件重量與尺寸的變異會導致退件并造成損失。如果模具的排氣不暢或是流道設(shè)計不良，將會造成流道不平衡。然而即使是模具使用幾何對稱流道設(shè)計，發(fā)生流道不平衡的機率依然存在；就算只有八個模穴這樣的簡單模具，流道不平衡也是很常見的。一直以來，有各種促成流動平衡的方法因應而生，主要都是針對控制時間與熔膠的質(zhì)量，那么我們又該如何進行應用?

首先一定要去了解充填不平衡的原因。充填不平衡通常是因為熔膠在流道系統(tǒng)中翻轉(zhuǎn)或分流造成料溫分布不均。圖2顯示剪切率的分布，可以看出越接近模壁，剪切率越高；越接近流道中心則越低。剪切率越高摩擦力越大。如果累積的熱能在通過模具時無法快速地散熱，此時產(chǎn)生出來的熱量就是所謂的“黏滯生熱”或“剪切生熱”。通常當顯著的黏滯生熱產(chǎn)生時，我們會看到料溫溫度上升20°C左右。圖3所示的流道圖就是一個例子，當熔膠進入兩個分流，溫度分布就不再對稱；接近轉(zhuǎn)彎處內(nèi)側(cè)溫度較高，外側(cè)則較低。因此高溫熔膠在轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)流動較快，若再一次分流就會形成流動差異。這種現(xiàn)象在使用對于具有黏度與溫度高敏感性的塑料如：PMMA時非常明顯。

圖2 剪切率在模穴中的分布

已知較熱的熔膠會提前到達模穴，因此能設(shè)計一個更長的流道或改變分流的位置，達到流動時間一致。然而要做到這點，模具需要經(jīng)過不斷修改和試驗。而且，如果材料或加工條件有所改變，又需要再經(jīng)過一番修改和調(diào)整。另一個方法是控制閥澆口以確保熔膠能在同一時間進入模穴，這個方法雖然能夠靈活調(diào)整閥澆口，但需要更多的成本和更頻繁的維護。若是通過Moldex3D的填充模擬，便能提早在模具設(shè)計時間確定如何調(diào)整流道或是控制閥門的開關(guān)。

圖3 流道系統(tǒng)的橫切面可看出在流道中甚至是模穴中對稱的溫度分布

圖4 單模穴的融膠流動不平衡顯示出核心插件的偏移

以上方法雖能夠協(xié)助熔膠流動達到平衡，然而模穴內(nèi)溫度分布不均的問題仍會導致部分體積收縮率不同。所幸可利用第二種方式來控制熔膠質(zhì)量，使流道內(nèi)部溫度分布更均勻。Beaumont Technologies公司研發(fā)的專利MeltFlipper，可以利用一個獨特的插件解決流道分流處熔膠溫度分布不均的問題。

單模穴內(nèi)的溫度分布不均可能導致流動不平衡。圖四是一個簡化的針筒，其中熔膠在頂部的流動快于底部。因為模穴內(nèi)較高的壓力所造成的不平衡會使型芯偏移，如此一來會造成注射器兩側(cè)厚度不一，形成常見的產(chǎn)品缺陷。而Moldex3D真實三維流動模擬可以考慮到壓力的不同，并據(jù)此計算核心偏移。

熱流道系統(tǒng)是另一個有力的熔膠質(zhì)量控制工具，如圖5顯示，當多個側(cè)澆口的熱澆道流道長度被降至最短，所需占模具的體積也大幅縮小，因此非常適合應用在多模穴系統(tǒng)。熱澆道供貨商仔細地設(shè)計流道幾何和外圍的加熱組件，以確保從熔膠一致的溫度分布。這解決了模穴與模穴間甚至是一射與一射間的產(chǎn)品變異。而在每一個成功的設(shè)計背后都來自于Moldex3D精確的模擬。Moldex3D可協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計和模具開發(fā)業(yè)者更精準掌控產(chǎn)品質(zhì)量，例如，從產(chǎn)品重量隨充填比例上升關(guān)系的模擬結(jié)果(見圖6)，可用來判斷一個設(shè)計是否有效。這就是為什么Moldex3D成為許多熱澆道領(lǐng)導品牌，如Mold Masters、Husky和YUDO等供貨商的合作伙伴。

圖6 預測不同模穴中填充率增加時模穴的重量

即使是在使用熱澆道的情況下，仍可預測輕微的重量變化。