複合材料プレス成形解析3D TIMON® -
CompositePRESS®

FRP材を用いたプレス成形を
強力にサポート

3D TIMON® - CompositePRESS®は、不連続長繊維を含有したFRP材料(熱可塑性材料GMT、LFT-G、LFT-D)や熱硬化性材料(SMC、BMC材料)を圧縮成形する際のプロセスをシミュレーションし、型締め力や剛性(異方性物性)、そり変形の状況などを予測するソフトウェアです。

お客様の課題

不適切な材料配置から充填不足やショートショットが発生。
設計段階で不具合を避けられないか?

圧縮成形は複合材を使用した成形方法の一種です。 強度や耐衝撃性にすぐれた製品の大量生産に向き、金型も安価で製造できることから広く普及しています。しかし、充填時の材料配置が不適切だと、次のような問題が発生します。

  • アンバランスな充填となり、ショートショットが発生する
  • 型締め力が高くなり、バリが発生する
  • 強度が必要な部位にウェルドラインが形成される
  • 十分な剛性が得られない
こんなことでお困りではありませんか?
適切な初期基材の配置が難しい。
ショートショットが発生したりウェルドラインができてしまう
FRP材料を使うと
リブ部分などで充填不足が発生。

こんな不具合こそ設計段階で防げないか?

メリット

充填時に生じるさまざまな課題を事前に予測。
手戻り防止や設備のダウンサイジングにも貢献します。

  • プレス機のダウンサイジングに貢献
  • 基材配置の最適化を行うことで、型締め力を低減。プレス機のダウンサイジングに貢献します。
  • 充填バランスの予測
  • 基材位置変更前:

    基材の配置が悪く充填バランスが悪い

    基材位置変更前

    基材配置変更後:

    適切な充填バランスが得られ、型締め力が低減

    基材配置変更後

  • 型締力の予測

    プレス時間に対する必要型締力が大きい場合、充填バランスが崩れ、余分の力が必要となっている可能性が高い。これを確認することで、バランスのいい充填が行われているかを読み取ることができる

    型締力比較

    基材配置の変更により、型締力は変更前の50%程度に

  • 繊維の充填不足が生じにくい設計を実現
  • 10mmを超える長繊維の配向予測を高精度で実現。圧縮充填時の充填不足を回避できます。
  • 繊維長20mmの材料の圧縮充填時の繊維長表示

    リブの肉厚が薄すぎると先端まで材料が届かず、充填不足の原因に。最適な肉厚に調整することで不具合を解消できる

    リブ肉厚2mm:
    リブ中間以降繊維未充填

    リブ肉厚4mm:
    リブ先端付近まで繊維が充填

機能・特徴

DFS(Direct Fiber Simulation)により長繊維の繊維配向を精度よく予測

複合材の圧縮成形に用いられる材料は、高い剛性を得るため、一般的に連続長繊維もしくは不連続長繊維が含有されています(繊維強化樹脂:FRP)。このうち不連続繊維では、その長さが10mmを超えるなど、成形品の肉厚を大きく上回るものが使用されているケースが少なくありません。こうしたケースでは、繊維の配向予測で「繊維が受ける流速は長さ方向に一定である」とする従来の予測式(Advani-Tuckerなど)を使うことができません。

3DTIMON® - CompsoitePRESS®では、独自開発の予測式「DFS(Direct Fiber Simulation)」を導入することで、高精度な配向予測を実現しています。

リブ部の繊維配向

実際の成形結果(左)と比べ、ほぼそん色ないシミュレーション(右)を実現

実際の成形結果(上)と比べ、ほぼそん色ないシミュレーション(下)を実現

  • 成形結果

    成形結果

  • DFSによる配向予測

    DFSによる配向予測

DFSの特徴

  • 繊維をビーム要素でモデル化
  • 流動中の繊維の移動・変形挙動を直接計算
  • 繊維長や繊維密度分布の確認が容易
  • 異なる長さの繊維の定義が可能
  • 繊維をビーム要素でモデル化

    繊維をビーム要素でモデル化

  • 繊維をビーム要素でモデル化

  • 繊維挙動を直接計算

  • 繊維長の確認が容易。異なる長さの繊維定義も可能

お客様活用事例

トヨタ自動車(株)様の活用事例です。CF-SMC成形における繊維配向を考慮した振動特性予測技術を確立しました。

>詳細はこちらをご覧ください。

サポート

  • サポートデスクを通じて、不明な点に対する回答をご提供します。
  • 担当技術者がお客様での課題解決に向け、ご相談をお受けいたします。
  • 解析に必要な材料特性の測定サービスをご提供します。(有償)

貴社の樹脂成形の
課題解決をサポートします。

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デモなど、お気軽にお問い合わせください。

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