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樹脂流動プロセスの最適化
複雑で高い精密さを必要とするコネクターの射出成形プロセスは、製品の組み立て性を向上させるために最適化が必要です。本資料では、Optimusに搭載された実験計画法/応答曲面アルゴリズム、非線形計画法により、C-MOLDを解析ソルバーとしたコネクターの射出成形過程の最適化事例をご紹介します。具体的には、コネクターの小さな穴に形成される固化層を最小化するような樹脂温度、金型温度、充填時間という3つのパラメータ値を探索します。
固化層の最小化
コネクターの射出成形の問題は、主に充填工程において生じます。コネクターの小さな穴に固化層が形成されることにより、適切な樹脂の充填が阻害されます。固化層の形成を最小化するには、最大圧力、最大本体温度、温度の均一性、最大せん断速度を特定の制限値内に収める必要があります。
設計空間の分析
実験計画法を実施し、それぞれの特性値に対して2次のテイラー多項式近似モデルを作成します。固化層比率の寄与度図を見ると、充填時間（ftime）の正の線形の寄与と負の2次の寄与が支配的であることが分かります。このことは、充填時間が増加すると固化層比率も増加するものの、より長い充填時間では増加が落ち込むことを意味します。レポートにリストされている残りの出力値に対する同様の分析により、最大固化層比率、ランナーの最大せん断速度、成形品内の最大温度差という3つの出力値が、最適化のプロセスにおいて重要な役割を果たすことがわかりました。
最適化
実験計画法と応答曲面モデルによる分析から、ランナー内の固化層比率とせん断速度を両方とも最小化するのは相反する目的であることが分かりました。成形条件のパラメータと最大せん断速度の制約条件の下で、固化層比率を最小化する最適解を探索しました。Optimusにより、1分間の計算で最適解が得られました。
信頼性を考慮した最適化
前述の最大せん断速度の解は、その制約条件に近い値でした。生産工程においては成形条件のパラメータを完全に狙い値通りにすることはできません。Optimusでは、成形条件のバラツキによって引き起こされるランナー内の最大せん断速度の変化を見積もることができます。最大せん断速度のシグマの数値は3300[1/s]と近似されました。3シグマの大きさを考慮しながら最大せん断速度の基準値を下げていって、99%の製品が100000[1/2]の制約を越えないように保証します。結果として最大せん断速度の目標値は90000[1/s]になりました。
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