本文来自微信公众号：聚合物成型加工，译者-Kimmy
（Gaofenzi.org获得授权转载）
编者注：目前国内致力于汽车行业应用的塑料共混改性厂家众多，并且不断蚕食各大跨国巨头的份额。但在一些高端应用上，国内众多厂家与跨国公司仍有一定差距。其中一个原因在于：跨国公司不仅为汽车生产商提供原材料，更是提供从最开始的结构设计到注塑成型CAE分析以及最后的现场注塑成型工艺优化的全流程服务。其中注塑成型过程的CAE分析扮演了承前启后的重要角色，既可以发现前期结构设计方面的缺陷，又可为后期的模具设计和工艺优化提供指导。跨国公司基本上都拥有由博士组成的专业团队致力于注塑成型过程的模拟分析。
直到上个世纪70年代后期，注塑成型厂只能采用试错法（trial and error）对充模过程进行工艺优化。虽然注塑成型厂对树脂的加工特性有所了解，但对其在模具中的行为却毫无所知。
充模过程中的诸多基本参数——注射和保压压力、浇口的位置、浇口和流道的尺寸、冷却状态，以及模具设计如何影响制品密度、翘曲和外观等均由实验决定的而不是已知的。由此导致很长的模具调试周期，浪费大量树脂和需要频繁修模。
如今，对于汽车行业的注塑成型厂和OEM以及其他行业，更为快捷和有效的计算机模拟或软件模拟已成为不可或缺的方法。这项技术发端于20世纪70年代中期。加拿大McGill University的Musa Kamal教授致力于研究流动行为的理论模型， AT&T Bell 实验室的G.Williams和H.A. Lord则专注于流动的可视化。几乎在同一时间，德国亚琛的塑料加工研究所（IKV）和康奈尔大学的王国金教授（K.K. Wang）领军的Cornell Injection Molding Program，也在研究塑料的流动和冷却行为。
1978年， Royal Melbourne Institute of Technology的Colin Austin，仔细研究了上述各个团队的工作，特别是康奈尔大学和 AT&T Bell 实验室所做的工作。他将这些基础理论工作和计算机的最新发展相结合。在PC出现之前，time-sharing networks技术已大力推动全球计算，从而使得用户通过拨号即可远程接入高级计算系统。
通过这些方法，Austin开发了第一款流动分析软件来模拟模内的压力和冷却行为。其采用显性变量，比如浇口和流道尺寸、制品壁厚等作为控制变量来进行分析。1978年，Austin创建了Moldflow公司来推广第一款商业化的注射成型模拟软件。
最初的软件采用的是充模过程的二维平面模拟（layflat）。用户必须提前预测充模状态，指定注射压力和充模时间。计算机把充模时间分隔成相等的小时间段，并且提供每个时间段的压力降、温度、充模时间的数值计算结果表。
1982年，Moldflow公司开发了一个２.5维的方法，称为中间层（midplane）分析，其对充模和冷却过程的模拟更为准确。该方法基于制品的CAD模型，并且它预测了充模行为，而不是基于用户对充模行为的猜想。该方法首先对制品进行有限元网格化，并且计算充填的每个单元的温度、压力、速度和剪切。基于这些计算，软件便会判定相邻单元如何填充。基于此种方法，软件自身便可模拟出充模行为。
80年代早期，其他公司也开始关注流体模拟，包括几家CAD软件厂商以及意大利米兰的Plastics & Computer公司（杜邦欧洲公司的Giorgio Bertacchi所创立）。另外，模具冷冻机和温度控制器制造商AEC 公司开发了MoldCool，这是第一个商业化的模具冷却模拟软件（现在由伊利诺斯州Batavia的C.A.EServices Corp.所拥有，该公司是由AEC公司的两个员工创立的）。1986年，Cornell项目成立了AC Technology公司，后来称为C-Mold。C-Mold变成了Moldflow在美国的最大竞争者，直至2000年二者合并为止。现在，德国Sigmasoft和台湾Moldex3D公司作为注射成型模拟软件的后期之秀，也占据了一部分市场份额。
在过去的15年中，Moldflow的模拟功能已扩展到对收缩、翘曲、气体辅助成型、共注射、Multi-shot注射、注射-压缩成型和热固性塑料成型等的模拟分析。90年代后期的一个重大发展是“真3D”模拟，使得精确模拟厚壁实体制品成为可能，此类制品无法采用2.5D中性层分析。
后记：注射成型的模拟软件国内外均已有成熟的商业化软件可供选择，而且其模拟技术和精度也在不断发展提高。相比之下，由于流场的复杂性，双螺杆挤出过程的模拟非常具有挑战性。国外已商业化的双螺杆模拟软件其精度有限（1D或2D），并没有得到广泛接受和应用。但双螺杆挤出过程模拟其市场需求较大，特别是针对特定挤出过程具有非常重要的意义。如果有对双螺杆模拟感兴趣的朋友，可以跟我联系。
（来源：Plastics Technology）仅供参考学习。