押出成形CAEシステム SUNDYXTRUD計算事例
「4-7．Optimusを活用したダイの改良」

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Optimusを活用したスパイラルダイの最適化設計

スパイラルダイ3次元流動評価システム 汎用型最適設計支援ツール
〜ノウハウの必要な異形押出ダイへ設計指針を与える〜
「SUNDYXTRUD」を活用した異形押出ダイの設計

ソリューション

押出成形におけるスパイラルダイには、製造されるフィルム・シートの厚みの均一性が求められます。
そこで本シートでは、押出成形CAEシステム「SUNDYXTRUD」を軸に、「SPIRAL3D」での熱流動解析にて現状のダイにおける問題点を把握します。また「Optimus」によるスパイラルダイのリップ部での流速分布の最適化（均一化）を検討し、得られたダイ形状にて改良点を定量的に評価した例をご紹介します。

押出成形解析のフロー

Step1：現行ダイの問題把握（SPIRAL3Dによる流動解析）

〜初期形状〜 スパイラル中間部のバレル径：165mm スパイラル切終り部のバレル径：165mm	SPIRAL3Dでは、各領域毎の寸法を記入するだけで、精度の良いメッシュを作成し、解析をおこないます。	図．ダイリップの流速サンプル位置 図．ダイリップでの流速分布 （変動量±8.79 ％） 変動量が大きすぎ
現行のダイでは、ダイ出口での周方向の樹脂流速は 大きく変動し、フィルム厚みのばらつきの原因になっています。 そこで金型形状の見直しが必要となりますが、従来の勘と経験ではなく、最適設計支援ツールOptimusを使った自動ダイの設計例を次ページでご紹介します。

Step2： Optimusにて最適解の検討

図． Optimus制御フロー

単純なフローチャートを入力するだけで、最適解を検討できます。今回は外径（バレル）側の寸法を＋0〜＋5mmまで変更します。手法は実験計画法に基づいて解析をおこない、流速の変動量が最小になる寸法を検討しました。

図． Optimus出力結果表示

大幅な変動量の 改善が見られた   最適化前 最適化後 バレル径（中間部） 165mm 169.1mm バレル径（切終部） 165mm 169.9mm 流速変動量 ±8.79% ±0.23% 表．最適化計算結果

解析が完了すると、外径寸法の値（入力）に対する流速の変動量がアウトプットとして出力されます（上図）。
この中から流速変動量が最も小さい寸法を採用します。

Step3：SPIRAL3Dでの最終評価

図．改良されたスパイラルダイ 加工精度を考慮して寸法を変更したダイについて計算を行った結果、大幅に流速分布の変動量が改善されたことが確認できます。

図．ダイリップ流速分布（改良前/改良後) （変動量±8.79 ％→±0.23％）

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