解析精度の改善、
樹脂測定で実現しませんか？

解析モデルとは、CADで設計された製品形状(製品部)とその製品部を成形するためのゲートやランナーなどの金型をメッシュ分割したモデルです。

解析モデル全体図

この解析モデルが不適切な場合、解析結果に悪影響が生じることがあります。
例えば形状が正しくなかったり、メッシュ分割設定が適切でなかったりすると、本来の板厚と差がある解析モデルが生成されるため、樹脂の充填パターンや圧力結果が変わってしまいます。
また、板厚方向に多層で分割するボクセルメッシュを用いる場合、厚み方向の分割数が少ないと、樹脂と金型間の伝熱計算が適切に処理されず、樹脂温度結果の精度が低下します。

金型側の解析モデルについては、冷却管の有無で解析結果が異なってきます。
実成形では金型内の冷却管によって部位ごとに金型温度にムラが生じる場合があります。
金型冷却解析を行わず、手動で金型温度を設定することもできますが、蓄熱部を正確に再現することができないため、樹脂温度変化に影響を与え、場合によってはそり変形などにも影響します。

その他、実際の金型設計においては、CADで設計した形状に対して収縮分を見込んだ大きめのキャビティが作成されますが、3D TIMONには、それを踏まえた「見込み収縮率分を増大させた形状を自動的に作成する機能」があります。この機能を使用しないと解析モデルと実物のキャビティとの大きさに差が生じるため、そり変形の結果において直接的な寸法比較ができません。

実成形時の成形条件と解析の成形条件の相違が原因となる場合もあります。成形条件を正確にインプットすることを基本に、さらに精度の高い解析を行うためには、成形機の動作を考慮した条件設定が必要になります。成形条件が解析結果に与える影響の一例を以下に示します。

■射出・保圧条件が多段設定

実際の成形は、成形不良を回避したりサイクルタイムを短縮するために、1速1圧などの簡易仮想条件とは異なり、多段速度・圧力で行われます。樹脂の冷え方は充填パターンに、圧力は型締め力にそれぞれ影響します。

■射出樹脂温度

樹脂温度が変われば粘度、圧力が変わり、収縮量やそり変形に影響します。ヒータ温度ではなくノズル部から注入される樹脂温度を設定することが最善です。

■シリンダ内の圧縮性考慮

シリンダ内での圧力を受けて樹脂が圧縮され、実際の射出量は少なくなります。立ち上がりの圧力が変化し、結果、収縮量に影響します。

樹脂データには、粘度、PVT、比熱、密度、熱伝導率などの熱物性、弾性率などの機械物性などがあります。熱物性は流動中の温度、圧力の変化や、取り出し後の収縮・変形など、全工程に対して影響し、機械物性は主に取り出し後の変形に影響します。
樹脂は温度や圧力の影響でその物性が大きく変化する性質を持っていることから、その物性を正確に反映した樹脂データを使用していない場合、解析精度に影響することがあります。代替材のデータで解析を行った場合、定性的な評価を行うことは可能ですが、流動性や型締め力、そり変形の評価に高い精度を求めるなら、実際に使用する樹脂の正確な物性データが必要となります。

まとめ　インプットの重要性

インプットを正確に行わないと、成形工程の上流である流動や温度、圧力において、実際の結果と差が生じます。
流動はウェルドラインを、温度、圧力はヒケや収縮量、そり変形の結果をそれぞれ左右します。解析結果を正確に評価するためには、まず精度のよい解析を行う必要があり、そのためにインプットする樹脂データは重要な要素となります。