PowerPoint Presentation

Size: px

Start display at page:

Download "PowerPoint Presentation"

いぶきふじた
5 years ago
Views:

1 Autodesk Simulation Moldflow を活用したプラスチック材料代替による軽量化オートデスク株式会社製造営業本部アカウント営業部アカウントマネージャ堀内達司 Image courtesy of AutoHorizons Foundation and Delineate Sponsored by

2 トピックス自動車には多くのプラスチックが使用されているプラスチック産業の成長に大きな影響がある解析によりモデルの修正改善最適化が行われている射出成形が用いられている事前に Moldflow で検証を行い不具合を予測する事はトライ & エラーの回数を削減出来るなどメリット大きい

3 金属の絞り加工電気設計デザイン内容成形品複雑なメカニズム機械加工

4 プラスチック市場の成長 300 World Production in million tons * Steel Plastics 50 0 * Source BASF

5 自動車におけるプラスチックの使用軽量素材を広範囲に使用

6 プラスチックにおいて何故射出成形のシミュレーションを使用するのか? 設計通り意図したものが得られるとは限らないあるべき姿実際

7 不良予測回避生産時に発生する問題を回避するウェルドライン反り過度のストレスウェルドライン = 強度懸念箇所

8 早期段階で頻繁にシミュレーションプロセスを効果的に変更 1 2 シミュレーション機能への影響力設計変更に要するコスト従来の設計プロセス理想的な設計プロセスコンセプト設計設計とエンジニアリング試験製造現場時間

9 Autodesk Simulation Moldflow ソリューションプラスチック射出成形ポートフォリオ Autodesk Simulation DFM リアルタイムフィードバックターゲット : 部品設計者コンセプト部品設計エンジニアリング金型設計成形 Autodesk Simulation Moldflow Adviser 基本的な射出成形解析ターゲット : 成形 & 金型設計者 Autodesk Simulation Moldflow Insight 高度な射出成型解析向けターゲット : プラスチックスエンジニア ( 解析専任者 )

10 Autodesk Simulation 360 課題大規模な製品や最適化の解析を実施するにはハイスペック PC が必要になるが投資金額を抑えたいメリット大規模なモデルや最適化により複数解析を行う場合はクラウド上で解析処理を行う事でハイスペック PC の投資を押させることが出来る Autodesk Simulation ハードウェア環境クラウドベースシミュレーション

11 Autodesk Simulation Moldflow 360 最適化と DOE( 実験計画法 ) 解析の為にクラウドを使用! Autodesk Simulation Moldflow Insight ベース全てのメッシュ生成と解析処理はクラウド上で行う ( 無限のコンピューティング ) ローカル PC にインターフェースをインストール全ての解析結果はローカル PC に転送

12 プラスチック充填解析ウェルドラインエアートラップヒケ等不良現象を予測機能ゲート位置解析充填解析モールディングウィンド解析ウェルドラインエアートラップヒケ解析

13 ランナーシステムデザインあらゆるタイプのホット / コールドランナーシステムとゲート設定を簡単にモデリングしバランスを調整 Unbalanced Balanced

14 金型冷却解析金型の冷却システムの最適化成形品の外観反りサイクルタイム改善

15 保圧反り解析成形後の収縮と反りを予測コントロールし成形品の構造の完全性を評価機能反り予測冷却システムの分析冷却システムのモデリング反りの要因解析異なる冷却スピードDifferential Cooling 肉厚さによるアンバランスな収縮異方性収縮構造解析との連成

16 不良現象の可視化成形不具合が発生した時不良個所にシボにする事によりヒケを目立たなくする等設計や製造工程を見直しを行う機能 Autodesk Showcase で予測される不良現象をフォトリアルにビジュアル化ヒケと反りを可視化

17 新たな市場要求軽量化 / 新材料採用マツダ自動車 News from Mazda 記者ブログ自動車材料より抜粋

18 軽量化するためのリスク成形手法薄肉設計充填可否反り変形など金属からプラスチックへの置換部品強度の問題ガラス繊維入り材料による反りガラスからプラスチックへの置換射出圧縮成形 SRIM/RTM 成形

19 バンパーの肉厚検討肉厚を何ミリまで薄く出来るのか検討したい成形の知識が無いのでよくわからないインジケータ製造性コストサステナビリティ

20 インジケータによる生産性の確認製造可能性インジケータコスト効率性インジケータプラスチック材料影響インジケータ肉厚アンダーカット抜き勾配ウェルドラインヒケ充填金型費材料費生産コストカーボンフットプリント総エネルギー消費量リサイクル性総使用水量

22 バンパーの薄肉化 Autodesk Simulation Moldflow Insight で反り解析を実施

23 バンパーの肉厚検討肉厚 1.8mm 肉厚 2.2mm 肉厚 2.5mm 充填 NG 充填 OK 充填 OK 反り NG 反り OK

24 長繊維短繊維の成形品幅広く利用生産性高い低強度強堅射出成形シミュレーションが確立中度に利用急成長生産性高い低強度強堅射出成形圧縮成形シミュレーションを開発中利用少ない生産性低い低強度強堅新興プロセスシミュレーション短繊維成形品長繊維成形品長繊維合成物

25 繊維材の分布図 10h 熱硬化性 + ファイバーマットサイクルタイム 10min 熱硬化性 + 長繊維 10s 熱可塑性 + 短繊維熱可塑性 + 長繊維 High Medium Low 生産用途

26 繊維配向分布プラスチック中に繊維を入れて射出成形を行うと充填の影響により繊維の向きが変わってしまう

Urbana-Champaign Jeffrey Equation - 1922 Advani-Tucker fiber tensor theory 1980s

27 繊維配向予測の歴史 Charles L. Tucker III, Department of Mechanical Science and Engineering University of Illinois at Urbana-Champaign Jeffrey Equation Advani-Tucker fiber tensor theory 1980s Folgar-Tucker Model s IMUG 2008: Improvement of Fiber Orientation Theory RSC = Reduced Strain Closure : Wang-Tucker model ARD = Anisotropic Rotary Diffusion : Phelps- Tucker model

28 新繊維配向解析ソルバー :ARD-RSC ソルバー Autodesk Moldflow 特許独占的商業化権利有自動車業界などプラスチック製品の軽量化に向け長繊維入り材使用量が増加これらの業界ニーズに合わせたソルバー開発材料データ更新長繊維入り材の配向特長短繊維入り材に比べコア配向領域が大きい Moldflow Insight では主に 1mm 以上の繊維長入り材に本ソルバーを適用短繊維長繊維

29 自動車業界のトレンド軽量化単一部品化コストダウンを目的として今後ますますプラスチック化が進むと結論づけている Plastics Info World 2009 年 8 9 月号より

30 現状製品と新たな開発テーマ製品重量 111.4g テーマ : 軽量化する! 但し成形品の品質製品強度が現状品と同等かそれ以上であること

31 成形品の品質反り変形極力なきこと現状の製品と同等かそれ以下のこと平面回転部基準目安としてペダルの回転に影響をおよぼす横方向の反り変形 ( 平面度 ) を確認平面

32 設計案の検討初期形状リブ厚 2mm 改善案 : 体積 :72.8cm^3=8.5% 削減リブ高さ変更を検討リブ高さ UP 反り変形と強度は大丈夫?

33 改善案の流動解析結果充填パターン非常にスムース

34 改善案の反り変形確認現状製品と設計案 2 の反り変形の比較現状製品 OK 改善案製品最大基準変位量 0.35mm を満たしている変位量 0.344mm 変位量 0.304mm

35 デジタルプロトタイピング連携 :Moldflow と Simulation 樹脂流動解析ソフトウェア構造解析ソフトウェア Moldflow の変形後の形状や繊維配向結果を Simulation へ受け渡し! 繊維配向についてはメッシュマッピング技術を使用

36 現状品の強度確認現状製品の構造解析を実施 Moldflow の異方性 ( 繊維配向 ) のデータをSimulationへ受け渡し Moldflow 拘束約 10kgf

37 軽量化案の強度確認現状製品と設計案 2 の相当応力の比較現状製品 OK 軽量化案製品最大基準相当応力 100MPa を満たしている最大相当応力約 94.9MPa 最大相当応力約 84.2MPa 相当応力表示 :0~100MPa のスケール表示にて統一

38 開発テーマを満たした結果 PA66 GF 入り材料約 12.5g の軽量化に成功 (11.2% 減 ) 現状 g 新規 98.90g

39 費用対効果品質 UP 設計時に事前検討することによりウェルドライン反りなど形状から発生する不具合を回避できます納期短縮金型修正度重なる試作最終的には設計変更市場投入のタイミングに間に合ってますか? 流動解析を使って自身の設計品質を高めてより高品質な製品を作ることが可能です!! コストダウン今回のケースで 12.5g/st の材料 Down 800/kg として 100 万個成形とすると 1,000 万円の材料費削減が可能流動解析を使って材料費サイクルタイム成形機サイズダウンなどコストを考慮した設計が可能です!! 流動解析を使って各部署各工程間で情報共有をしてフロントローディングを行うことが可能です!! 競合他社との差別化経験や勘は重要ですがそれだけで顧客は納得してますか? アイディアを可視化して受注に利用も可能です流動解析を使って顧客への提案を可視化させて信頼を得たり営業的なツールとした活用が可能です!! 流動解析は上手に活用することにより大きなメリットを生み出します!

40 長繊維ファイバーマット成形 : Structural Resin Transfer Molding (SRIM) Low production volumes!

41 SRTM(Structural Resin Transfer Molding) 強化材であるファイバーマットを液状熱硬化性材料で成形し高品質な外観を得る事が出来る金型成形工程において低圧で成形を行う

42 RIM 工程成形金型内に強化材を設置し金型を閉締した後樹脂注入口より樹脂を注入して強化基材に含浸させて成形する方法です

43 使用用途特徴 : 軽量でありながら高い強度を有する更なる強度 / 軽量化の考慮がしやすいエポキシと高強度カーボンファイバーマットを使用 Material E1 (MPa)* E2 (MPa)* Density (gr/cm^3)* Unfilled Nylon Nylon with 30% Short Glass fibers Nylon with 30% Long Glass fibers Epoxy with Carbon fiber mat * Ball park numbers

44 課題自動車における RTM ファイバーマットの使用はごく限られた用途で使用されており課題も多く有する材料コスト堅い部分は歩行者衝撃試験に合格しない可能性大量生産するには生産性が悪い ( サイクルタイムが 12~90 分 )

45 これからも進化していく分野ファイバーマットを用いた軽量化の必要性は注目をあびており今後も改良が進められていく領域である改善された新しいプラスチック材料はサイクルタイムと汎用性が高いより柔軟性のある材料は発展に影響を与える生産性 & 汎用性に対して新たにプロセス改善が進められている

46 Process simulation Autodesk Simulation Moldflow は 10 年前から SRIM 解析に対応していますこの事は私たちが積極的に開発を進めていた証です

47 まとめ我々は射出成形 CAE と他の製造系ソフトウェアとのシームレスな連携によるシナジー効果で新たな付加価値をユーザーに提供していきます Autodesk には製造業の企業活動を広くカバーできる商品群が用意されています

ISID教育サービスのご案内(Autodesk用)

ISID教育サービスのご案内(Autodesk用) Autodesk コース案内 http://ecust.isid.co.jp/public/training/index.html はじめに本資料は弊社が取り扱うアプリケーションソフトウェアの操作方法を習得するためのトレーニングコースのご案内をするものです目次トレーニングコース受講フロー... 1 コース概要 Autodesk Simulation Moldflow Adviser Standard/Premium...