製品設計のための樹脂流動解析

CAEのあるものづくり Vol.14｜公開日：2011年4月

目次

はじめに

プラスチック製品の材質はどの部位も同じであるとは限りません。通常のプラスチック製品の構造解析では製品材質を均一として扱うことが一般的ですが、実際は製造プロセス中に少なからず不均一性を生じている可能性があります。この不均一性の原因はまさに成形中の樹脂流動によるものです。複数の製品ゲートから注入される樹脂は時々刻々、圧力や流動方向、温度や粘度を変えながら流動するため不均一性の要因となります。この不均一性が顕著に現れたものがいわば成形不良であり、フローマーク、シルバー、ヒケなどがその代表例です。
しかし成形不良とは言えないまでも、成形後見た目では捉えられない不均一性、あるいは製造プロセス中では通常可視化できない不均一性は存在します。これらが最終成形品の強度などに潜在的な影響を与えている場合があります。こうした潜在的な要因を探るためには、樹脂流動解析を含めた構造解析が必要になります。構造解析するに当たり、流動履歴まで遡って調べることで初めて、潜在的な要因が明らかになると言えます。

しかしユーザー様にとって、特に構造解析を中心にCAEツールをご利用になられたユーザー様にとって、樹脂流動解析は取っ付きにくい代物ではないでしょうか。なぜなら樹脂流動解析では、製造プロセスに沿って主に、充填過程→保圧冷却過程→そり収縮過程があり、それぞれに成形条件設定が必要になるため操作が煩雑になります。したがって、もし構造解析上の良く慣れ親しんだ操作環境で樹脂流動解析が可能になれば、そうした解析設定上の煩わしさは低減されるかもしれません。
そのような目的のもと、弊社では操作性に着眼を置いたAnsys Workbench統合操作環境の中で樹脂流動解析を実現することにより、操作性の向上はもちろんのこと、Ansysの特長であるマルチフィジクスソリューションとの連携解析を可能にしました。

以下では、2010年10月にプレスリリースしたAnsys Workbench版射出成形CAEシステム“PLAMEDIA/PlanetsX（プラメディア/プラネッツテン）”をご紹介します。既に12月には評価版リリースを開始し、2011年春に正式版ver.1.0をリリースする予定です。

PlanetsXシステム概要

図1　PlanetsXの操作概念図

本システムは、特にハイエンドユーザー向けに提供している射出成形解析専用ソルバーPlanets“MoldStudio3D”を、汎用FEM解析ソフトウェアAnsysの統合環境Workbenchにプラグインし、樹脂流動解析からそり＆線形構造解析まで、一貫した解析を統合環境上で実現することができます。実際、PlanetsソルバーのAnsys Workbenchへの組み込みはネイティブレベルで実現されており、図１に示すようにWorkbenchの一つの解析システムとして完全に動作します。複数のCAEツールを組み合わせて利用する際につきものの…