第 5 回 Autdoesk Simulation Moldflow ライブヘルプ ホットランナー活用の手引き プロダクトサポートエンジニア 伊藤哲哉
Moldflow ライブ ヘルプ セッションの目的 Web会議システムによる 気軽に参加いただく１時間のサポートセッション テクニカルサポート 電話サポート Ｗｅｂメールサポート ＦＡＱサイト フォーラム 開発部門へ製品不具合 をレポート ユーザ様固有の問題を迅 速に解決 ライブ ヘルプ 1. ASUGを通じて 多くのユーザ様 を直接ヘルプできる 2. 直接フィードバックを頂くことが できる Ｑ Ａセッション 3. テクニカルサポートから積極的な 情報発信ができる 4. セッションの録画を全ユーザ様へ 公開 忙しくてセミナー トレーニングに出張 が難しいユーザ様にもお勧めです
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
ホットランナーシステムって ホットランナーシステムの基礎情報 型 固定側 スプルー ランナー 型 成形品 スプルー ランナー内の樹脂を 溶融状態 ホット に保つ 型 可動側 型から成形品だけを取出す スプルー ランナーを高温 ホット に保ち一定量の溶融樹脂を保持 供給する構造
ホットランナーの利点 ホットランナーシステムの基礎情報 ランナｰ スプルー部の切断 粉砕作業の短縮 廃プラスチック ランナｰ スプルー部 の節約 成形条件幅が広がり良品を得やすい 出来 が増える 成形不良や外観不良のコントロールがしやすい 成形条件の調整項目 バルブ制御など が増える傾向にある 予め解析で評価
ホットランナーシステムの種類 断熱ランナーシステム ホットランナーシステムの基礎情報 インシュレーテッドランナー 熱絶縁型ランナー等 外部加熱ランナーシステム 加熱ランナーシステム 内部加熱ランナーシステム
ホットランナーシステムの基礎構造 ホットランナーシステムの基礎情報 断熱ランナーシステム 溶融状態が維持できるよう 分に きい流路 メリット 設計が単純でコストが低い 固化した樹脂による断熱効果 デメリット 不必要なゲート固化の発生 溶融状態を維持するために速いサイクルが必要 樹脂温度が安定するまでの開始時間が い 均 な 型の充填に問題がある 固化層の きさの判断や温度が不安定な状態など解析との対 が困難
ホットランナーシステムの基礎構造 ホットランナーシステムの基礎情報 加熱ランナーシステム 内部加熱ランナーシステム 外部加熱ランナーシステム マニホールド 環状流路 ヒーターにより流路内部から加熱 ヒーターにより流路外部から加熱 メリット 熱分布および温度制御ができる デメリット 高コストで設計が複雑 外部加熱ランナーシステムが一般的
外部加熱ランナーシステムの基礎構造 ホットランナーシステムの基礎情報 多点ゲートの構造 スプールブッシュ ホットランナー マニホールド 外部加熱構造(ヒーター) ノズル 外部断熱構造 エアギャップ 断熱材 冷却解析の際はホットランナーと 型間で断熱されていることを考慮
ホットランナーシステムの基礎情報 主なゲート方式の種類 オープンゲート 特徴 構造は簡易 ホットランナーシステムの構成部品が少ない 糸引きが発生しやすい 特徴 バルブピン バルブゲート 閉 機械的なゲートの開閉 開 構造は複雑 シリンダーによりバルブピンが上下に動く 成形条件のコントロールがしやすい ゲートシールを制御できる メンテナンスの項目が多い バルブピンの作動確認 滞留樹脂の除去等
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
解析におけるランナーシステムの必要性 解析モデル作成の基礎のきそ 製品に直接射出コーンを配置すれば流動解析は実 可能 ほんとにランナーシステムを設定する必要があるの はい もちろん必要です 射出コーンは ゲートでは無く あくまで充填が開始されるポイントの設定 ゲートのタイプや形状が考慮されない ランナーシステム部の圧 損失が考慮されない
解析モデル作成の基礎のきそ ホットランナーシステム無 ホットランナーシステム有 ホットランナーシステム無 ホットランナーシステム有 充填パターン Ｖ/Ｐ切り替え時の圧 様々な解析結果に影響
どこをモデリングするの 解析モデル作成の基礎のきそ 成形機側 [流動解析] ホットランナーシステム内の 流路をモデリング 型
ホットランナーに必要なプロパティは? 解析モデル作成の基礎のきそ 射出位置 ビーム要素 : ホットスプルー 3D 要素 : ホットランナー (3D) ビーム要素 : ホットランナー 3D 要素 : ホットランナー (3D) 成形品モデル ビーム要素 : ホットゲート 3D 要素 : ホットランナー (3D)
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
モデリング初期段階 ホットランナーのモデリングのポイント解説 流路はホットランナーシステムによって多種多様 精度を上げるためには出来る限り忠実に流路を作成 内部の流路の寸法の把握が重要
ホットランナーのモデリングのポイント解説 しかしながら ホットランナー内部の構造は 如何に圧 損失を低減するか 如何に残留樹脂を低減するか等 メーカーのノウハウが詰まっている スプルー そのため 内部の詳細寸法が 一部非公開の場合がある 最低限判明している寸法や形状は反映 ゲート 寸法不明 細部は簡略化
ビーム要素作成 ①カーブ作成 ホットランナーのモデリングのポイント解説 ②各種プロパティの割り当て 断面寸法を決定 バルブゲートは流路の内径と外径を考慮 成形品 ③ビーム要素生成 ビーム要素のメッシュ の目安は径の2.5倍 ただし ゲート部は３分割以上
ランナーシステムウィザード ホットランナーのモデリングのポイント解説 簡単にホットランナーを作成可能 注意点 ゲート ランナーの断 形状があまり選べない 作成後に変更可能 ホットランナーマニホールド部の流路が 動で決定される 使用状況が限られることに注意 使 例 設計仕様が固まっていないコンセプト段階の簡易解析
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
バルブゲート設定方法 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 成形品メッシュに 接しているビームに対して ゲート１ ゲート2 ゲート4 ゲート3 ゲート5 ホットゲートと製品が接しているビーム要素を選択 マウスを右クリッ ク [プロパティ] [バルブ ゲート制御]タブ バルブゲートコントロー ラの[選択] バルブゲートコントローラーの設定を う
バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 バルブゲート設定方法 時間 バルブゲート１ 名前を決定 バルブゲート開閉のタイミングは５つの設定が可能 時間 フローフロント 圧 体積 ラム位置
バルブゲート制御 その１ ①時間 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ②フローフロント バルブゲートの初期状態 閉または開 を選択 検知位置を[ゲート]または[指定]を選択 フローフロントが ゲートもしくは指定したノードに到達したとき充填を開始 開閉のタイミング 遅延 を時間 秒 で定義 遅延時間 トリガ位置にフローフロントが到達後 どのくらい遅延させて充填を開始させるかを指定 時間によるバルブゲート制御 充填開始後バルブゲートの開閉をいつ うかを時間で定義 実成形の時間制御の設定
バルブゲート制御 その2 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ③圧 バルブゲートの初期状態 開く 閉じる を選択し ゲートの初期状態を定義 トリガ位置 ゲート 指定 を選択 ゲートもしくは指定したノードで 指定した圧 値に到達したときから充填を開始 圧 によるバルブゲートコントロール: トリガ位置での圧 を定義し バルブゲートの開閉をいつ うかを定義 ④体積% バルブゲートの初期状態 [開く] [閉じる]を選択し ゲートの初期状態を定義 体積%によるバルブゲート制御 充填された体積の 率(%)を定義し バルブゲートの開閉をいつ うかを定義 ⑤ラム位置 バルブゲートの初期状態 [開く] [閉じる]を選択し ゲートの初期状態を定義 ラム位置によるバルブゲート制御 ラムの位置(mm)を定義し バルブゲートの開閉をいつ うかを定義 局部的な圧 上昇 を抑制する設定 実成形の充填量制御 の設定 射出成形機のスクリュー 前進位置からの信号で バルブ開閉を調整する方法
バルブゲート設定確認 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 複数のゲートの情報を一括して確認 および編集可能 バルブゲート設定時は 自動 以外で設定
バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 バルブゲート活用方法 通常ウェルドがＮＧなエリアがある場合はそのエリアのウェルドを 避けるようにゲート位置を検討 及び最適化 ゲート ゲート点数を 増やしてみては ゲート ゲート 体裁面すなわちウェルドＮＧエリア １点ゲートでウェルドは発生しないが 端 に 分な圧 がかからずショートやヒケなどの懸念 3点ゲートでウェルドは発生するが ウェルドＮＧ位置には発生しないことが 予想される ゲート
バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 しかし 製品設計上 型構造上ゲート配置箇所が極端に限られている場合 １点ゲートも３点ゲート もだめか ゲート配置可能エリア ３点ゲート時の ウェルド予想位置 対策例 流動 の調整や 厚調整 ゲート径調整等 しかし成形条件幅が狭くなる傾向があり 成形不良が発生した場合の調整や改修が困難 こんなときバルブゲートの遅延射出を活用
バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 参考設定 射出時間 １Ｓ 0.5s遅延 0.5s遅延 バルブゲート制御を 時間 で設定 バルブコントロールで ウェルド位置が外側へ移動 限られたゲート位置でもウェルド位置を柔軟に調整可能
シーケンス制御成形 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 バルブコントロール ゲート同時射出 ゲートオープン 樹脂到達後 ゲートオープン ウェルドが発生 ウェルドを抑制
バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 参考設定 ゲート１ ゲート2 ゲート4 ゲート3 ゲート5 ゲート２以外を フローフロント で設定 クローズ 開始0ｓ オープン クローズ ゲート２から充填された樹脂が 各ゲートに到達した段階でオープン クローズ クローズ 充填開始
バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 参考設定 開始0ｓ オープン オープン オープン 充填開始 ウェルドライン結果 充填完了 オープン オープン
参考設定 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 フローフロント という制御方法は実成形にはない設定 解析のアドバンテージ フローフロント 設定で シーケンス制御成形の目安を る ログからオープン時間 または体積を参照 時間 設定で実成形 時間制御 の条件に調整 体積 設定で実成形 充填量制御 の条件に調整
バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 バルブゲートによる圧 変化 GATE1 ゲートオープン GATE1の充填位置の圧 圧 圧 値が時間と共に推進 時間 GATE1 圧 値が急上昇 圧 時間 GATE1 ゲートオープン 圧 値が急低下 圧 時間
バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 バルブゲートによる圧 コントロール 必要な型締 ＶＳ時間プロット オープン オープン オープン ターゲット成形機サイズ 型締 時間 基本的には フローフロント 制御や 時間 または 体積 圧 のタイミングの目安をつける際 部分的に 圧 制御を使用
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
3Ｄホットランナー要素について ホットランナーシステムの３D化 成形品要素が３Ｄの場合 やっぱりホットランナーも ３Ｄ要素にするべき いいえ 基本的にホットランナーはビームでＯＫです ただし ホットランナー３Ｄ要素を使うことで 温度の非対称性を再現可能 ＦＥＭ冷却解析でアドバンテージ ホットランナー部の３ＤＣＡＤモデルを活用できる 注意点として バージョン2015現在バルブゲートの解析は出来ない 要素数が増加傾向 ３ＤＣＡＤデータが無い場合 モデリングに手間がかかる
ホットランナーシステムの３D化 ３Ｄホットランナーのモデリング ３Ｄホットランナーと成形品の境界について 一体 ランナーと成形品を１部品として作成した場合 メッシュは明確な境界を持っていないので 結果表示に 場合によっては解析の精度にも 悪影響を及ぼす可能性がある 成形品３Ｄ要素 ホットランナー３Ｄ要素 ２つの要素間の境界を鮮明化 フラット化 するモデリングをご紹介
ホットランナーシステムの３D化 ３Ｄホットランナーと成形品の境界の鮮明化 ①CAD上で成形品とホットランナーを別部品としてアセンブリを作成 ②ホットランナー部品のプロパティをホットランナー 3D に変更 ③ゲートのメッシュ調整 選択 式を ＣＡＤ に変更 選択 ゲート部に細かいメッシュ密度を定義
ホットランナーシステムの３D化 ④メッシュ生成 完全な一致を選択 その後メッシュ生成 ヒント この段階ではまだホットランナー要素と成形品要素は接続しません ⑤グローバルマージで要素を接続 マージ許容値を非常に さく設定 例0.01 要素エッジに沿ったノードのみマージ のチェックを外す
ホットランナーシステムの３D化 成形品３Ｄ要素 ホットランナー３Ｄ要素 ホットランナーと成形品の境界 フラット面 を鮮明化
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析 完全に３Ｄ化した場合のプロパティ ヒーター ３Ｄ ホットランナー ３Ｄ 型インサート ３Ｄ ホットノズル マニホールド等 ホットランナーシステムの加熱を再現
ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析 ヒーター ３D プロパティについて ヒーター制御は温度 熱量 (または熱流束 によって設定 実際の 型に最も 致したオプションを選択 詳細は以下URLのヘルプを参照 http://help.autodesk.com/view/mfia/2015/jpn/?guid=guid-d9749474-c5b3-4fb1-bba4-bbc9f5983c7b
ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析 ホットランナー ３D プロパティについて ヒーター要素の使用 を選択 自動 でもヒーター要素が検出されれば ヒーター要素の使用 が適用 ランナー内部の樹脂をヒーター要素の温度と仮定
ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析 型インサート ３D の断熱層について 型サーフェス ウィザード から３Ｄ 型メッシュを作成した場合 解析モデル上は隙間がない 外部の 型インサート ３Ｄ で断熱性を考慮した 熱伝達係数を設定する必要がある 20
ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析 熱伝達係数参考値 以下URLのヘルプから抜粋 http://help.autodesk.com/view/mfia/2015/jpn/?url=http://help.autodesk.com/cloudhelp/2015/jpn/moldflowin sight/files/guid-7757570f-68df-4bef-95d2-0aa49d56c48b.htm
ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析 型インサート ３D の断熱層について 型のＣＡＤモデルから３Ｄ 型メッシュを作成した場合 ＣＡＤモデル上の隙間 エアーギャップ も モデル上は再現される ただし 完全に空気断熱されている お互いの表面での 熱のやり取りが皆無 と仮定されている
ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析 解析結果
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
番外編 ダイナミックフィード ダイナミックフィード Dynamic Feed とは ダイナミックフィードは1993年に スタンフォード大学で発明された比較的新しい技術 ダイナミックフィードシステムは 型内の各ゲート個別で リアルタイムに クローズド 閉 ループのプロセス制御を うホットランナーシステム Moldflowではこのテクノロジーをシミュレート可能 ただしMidplane, DulaDomainのみ対応
番外編 ダイナミックフィード ダイナミックフィード Dynamic Feed の動き バルブゲート バルブピンで 流量調整 設定値 圧 センサー リアルタイム 信号 圧 実際 時間
番外編 ダイナミックフィード ダイナミックフィード Dynamic Feed の動き 設定値 圧 圧 設定値 実際 実際 時間 ゲート１ コントローラー 時間 各ゲートで 個別コントロール ゲート2 コントローラー 事前にゲート個別の適切な圧 プロファイルを求める必要がある つまり 事前のＣＥＡシミュレーションありきのシステム
番外編 ダイナミックフィード ダイナミックフィード Dynamic Feed 解析の流れ 例 体積の違う多数個取り 個別の圧 プロファイルの取得開始 Dynamic Feed のゲートではなくバルブゲートを作成 各キャビティごとに他のバルブを閉じて解析を実 それぞれのキャビティで最適化 初期の圧 設定を得るために 制御位置での圧 のXYプロットを使用する Dynamic Feedの設定 次ページで詳細 Dynamic Feedの解析実
番外編 ダイナミックフィード ダイナミックフィード Dynamic Feed の設定 1/2 同じノード位置に射出コーン も配置 ホットゲート制御位置プロパティ ホットゲート要素 最大32点制御の解析が可能
番外編 ダイナミックフィード ダイナミックフィード Dynamic Feed の設定 2/2 コントローラーの圧 プロファイルの設定 Ｖ/Ｐ切り替えの設定や充填制御の設定は不要 各ゲート個別に圧 プロファイルを設定
番外編 ダイナミックフィード ダイナミックフィード Dynamic Feed の結果
本日のトピック ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報 解析モデル作成の基礎のきそ ビーム要素によるホットランナー解析 ホットランナーのモデリングのポイント解説 バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介 ３Dホットランナー解析のススメ ホットランナーシステムの３D化 ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析 番外編 ダイナミックフィード 本日のQ A
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