© 2012 Autodesk

Simulation Moldflow における海外と国内の事例紹介

松本 哲 テクニカルスペシャリスト本部 製造ソリューション シミュレーション プロダクトスペシャリスト

Image courtesy of ADEPT Airmotive (Pty) Ltd.

© 2012 Autodesk

© 2012 Autodesk

目次

Moldflow Insight 2013 を使用した

せん断発熱の影響によるアンバランスフローの評価

3D Shapes, inc.

Moldflow Technology Previewを利用した

ジェッティングの検証

国内成形メーカー

© 2012 Autodesk

Using Autodesk Moldflow Insight

to Evaluate Shear-Induced Imbalance

Mark Howards 3D Shapes, Inc.

せん断発熱の影響によるアンバランスフローの評価

© 2012 Autodesk

アンバランスフロー

© 2012 Autodesk

Beaumont Technologies Inc. (BTI) MeltFlipper®

Take care not to violate the following BTI patents:

Patent No. 6,077,470 and PCT/US98/21645

“Branching Runner Thermal and Flow Balancer”

Patent No. 6,503,438 and PCT/US01/20761

“Method and Apparatus for Balancing Flowing Conditions

of Laminar Flowing Materials”

To use these you will need to complete a licensing agreement for BTI’s

“Melt Conditioning Technologies”.

© 2012 Autodesk

Correct Trends if Correctly Modeled

Last Year’s Presentation Recommendations:

Inertia turned ON

Model as far upstream as practical (nozzle)

For branching runners use 3-D elements with a minimum of 12 layers

Fine surface mesh

1-D where possible and set to 20 laminate layers

Correctly biased elements improve results

Set Absolute Material Temp. to 1832°F/1000°C (maximum)

• 昨年の発表の推奨： • 慣性項をONにする

• ランナー・スプルー、（ノズル部）などの実際のモデリング

• 分岐のランナーは、少なくても12層で3Dメッシュを使用

• 細かな表面メッシュ

• ビーム要素のランナーシステム箇所は20ラミネート層の設定

• 3Dメッシュ バイアスの要素の設定

• 材料登録データの最大溶融温度の設定 1832°F/1000℃（最大）

© 2012 Autodesk

Correct Trends if Correctly Modeled

Mesh:

Inertia turned ON Case-by-case

Model as far upstream as practical (nozzle)

1-D where possible and set to 20 laminates

For branching runners use 3-D elements with a minimum of 12 layers

Fine surface mesh

Correctly biased elements improve results Not recommended

Set Absolute Maximum Melt Temp. to 1832°F/1000°C (maximum)

• 昨年の発表の推奨値： • 慣性項をONにする ※追記：ケースバイケース

• ランナー・スプルー、（ノズル部）などの実際のモデリング

• 分岐のランナーは、少なくても12層で3Dメッシュを使用

• 細かな表面メッシュ

• ビーム要素のランナーシステム箇所は20ラミネート層の設定

• 3Dメッシュ バイアスの要素の設定 ※追記：推奨しない

• 材料登録データの最大溶融温度の設定 1832°F/1000℃（最大）

© 2012 Autodesk

Shear Rate Concepts せん断速度のについて

© 2012 Autodesk

© 2012 Autodesk

Flow of Polycarbonate in a 0.25” D runner

All Due to Fountain Flow

Melt-Front Advancement

ランナー表面側の緑/青の境界がせん断速度が高い個所。

ファウンテンフロー 速度結果

© 2012 Autodesk

Shear Rate

1-D element

3-D elements

ビーム要素

せん断速度 結果

3Dメッシュ

© 2012 Autodesk

Conventional Methods - 1-D Laminates ビーム要素 ラミネート層

© 2012 Autodesk

Non-Homogenious Conditions - Temperature 3Dメッシュ 温度結果

© 2012 Autodesk

Situations That Create

Temperature Imbalance 温度影響によるアンバランスフローが発生する状況

© 2012 Autodesk

Shear Rate - 1-D Runner/3-D Parts

充填時間とせん断速度結果

各キャビティ均等な充填パターン。

分岐も含めたランナーシステム部において、綺麗な年輪状のせん断速度結果

せん断速度 – ビーム要素ランナー/3Dメッシュパーツ

© 2012 Autodesk

Shear Rate – 3-D Runner/3-D Parts

充填時間とせん断速度結果

不均等な充填パターン（内回り現象）。

分岐部において、不均一な年輪状のせん断速度結果

せん断速度 – 3Dメッシュランナー/3Dメッシュパーツ

© 2012 Autodesk

Temperature Comparison – 1-D versus 3-D

せん断速度の影響により温度結果も変化

温度– ビーム要素 vs 3Dメッシュ

© 2012 Autodesk

Meshing & Methodology

メッシュの作成方法

© 2012 Autodesk

Absolute Maximum Melt Temperature 最大溶融温度 値の変更 最大値へ

© 2012 Autodesk

1-D Laminates ビーム要素のラミネート数 20層へ

© 2012 Autodesk

Inertia – Gate Contact - Intermediate Output 慣性項 ON、パラメータ&中間結果ステップ数 増加

© 2012 Autodesk

Minimum Requirements

If there is different shape close to the cavities then blend

a 3-D section onto the part to match runner

Maximum surface mesh size in critical areas of shear:

DIA / NUMBER OF LAYERS * 2

Minimum number of layers: 12 (Goal = 20)

Part surface mesh and layers as coarse as practical.

Will depend on number of cavities.

ランナーやゲートなど形が変化する接触面に注意が必要。

3Dモデルとビーム要素両方を活用してください。

3Dメッシュランナーの内部総数は12層以上を推奨します。

（目標は20層）

3Dメッシュランナーの内部は年輪状が好ましく、ビーム要素との接触面も細かくする必要があります。

最低限必要なメッシュモデリング

© 2012 Autodesk

Surface Mesh Takes a Long Time to Generate

Use symmetry if possible

Assign density to faces

できれば左右対称、同じメッシュパターンモデルを使用する

多数取りのメッシュモデリング

© 2012 Autodesk

What’s going on here?:

Wall is treated differently

Smearing

Notice there is an effect at the corner

分岐部を3Dメッシュにてモデリング

分岐による温度の変化

コーナー部のせん断速度を考慮

1-D to 3-D Transition ランナーシステム ビーム要素から3Dメッシュへの変化

© 2012 Autodesk

Improper 1-D to 3-D Interface 形が変化する接触箇所

© 2012 Autodesk

Sensitivities

© 2012 Autodesk

What is Affecting Results?

Getting the most accurate results with lowest overhead:

Inertia ON or OFF

Absolute material melt temp. 608°F or 1832°F

Surface mesh

Number of layers

最低限の設定で結果を得るために

• 慣性項のON/OFF

• 最大溶融温度の値 設定値/最大値

• 表面メッシュ 粗い/細かい

• 内部メッシュの層数 少ない/多い

結果に影響を及ぼしている因子

© 2012 Autodesk

100 mm Disk – Dual Domain 100mm Disk – Dual Domain メッシュ

充填時間 バルク温度

© 2012 Autodesk

100 mm Disk – Very Good Mesh 100mm Disk – Good Mesh 0.01in 表面メッシュ、20層

© 2012 Autodesk

100 mm Disk

Inertia ON Inertia OFF

1.34 ME (MegaElement)/8hr 34min (CPU) Dell Precision M6500 I7 Q820@1.73GHz 16GB

100mm Disk – Good Mesh 0.01in 表面メッシュ、20層

ランナーシステム部の温度の影響はともに考慮されている

ゲート部から樹脂が飛び出した後の充填パターンに変化

慣性項 ON 慣性項 OFF

© 2012 Autodesk

100 mm Disk – Inertia ON

Max. Temp. = 1832°F Max. Temp. = 608°F

1.34 ME (MegaElement)/8hr 11min (CPU) Dell Precision M6500 I7 Q820@1.73GHz 16GB

100mm Disk – Good Mesh 0.01in 表面メッシュ、20層

最大溶融温度の値を最大値にする必要あり

最大溶融温度 設定値 最大溶融温度 最大値

© 2012 Autodesk

100 mm Disk – 0.04” Surface Refinement

0.22 ME (MegaElement)/0hr 30min (CPU) Dell Precision M6500 I7 Q820@1.73GHz 16GB

Inertia=ON, Absolute=1832°F, 20 laminates

100mm Disk – 0.04in 表面メッシュ、12層

ビーム要素から3Dメッシュへの移行時に熱がうまく移行していない

© 2012 Autodesk

100 mm Disk – 0.02” Surface

0.23 ME/0hr 34min Dell Precision M6500 I7 Q820@1.73GHz 16GB

Inertia=ON, Absolute=1832°F, 20 laminates

100mm Disk – 0.02in 表面メッシュ、12層

熱の移行が改善している。

ビーム要素と3Dメッシュの接触部近傍のメッシュは細かくする必要あり

© 2012 Autodesk

100 mm Disk – 0.02” Surface/20 layers Inertia=ON, Absolute=1832°F, 20 laminates

0.28 ME/0hr 56min Dell Precision M6500 I7 Q820@1.73GHz 16GB

100mm Disk – 0.02in 表面メッシュ、20層

3D内部メッシュを20層にしても結果わからわず。

逆にメッシュ潰れなどメッシュ品質が低下しており、結果に悪い影響を与えている

メッシュ潰れが起きない程度に内部メッシュは細かく

© 2012 Autodesk

100 mm Disk – 1-D to 3-D Refined at End 100mm Disk – 0.02in 表面メッシュ、12層

ビーム要素との接触面（表面メッシュ）を細かくすると熱の移行がよくなる

接触面は細かくする必要あり

© 2012 Autodesk

100 mm Disk – 0.04” part/20 layers throughout

1.75 ME/15hr 12min Dell Precision M6500 I7 Q820@1.73GHz 16GB

Inertia=ON, Absolute=1832°F, 20 laminates

100mm Disk – 0.01in 表面メッシュ、20層 さらに細かく

結果に問題はないが、解析時間が長くなる

早期に解析を実施したい場合は、実用的メッシュサイズや設定を知る必要がある

© 2012 Autodesk

Other Ways to Affect Shear Rate せん断速度に影響を及ぼす

© 2012 Autodesk

Static Mixer

© 2012 Autodesk

Expansion Area

© 2012 Autodesk

Zwei Verzweigungen dürfen

nicht in einer Ebene liegen

© 2012 Autodesk

Summary

© 2012 Autodesk

Summary

Be aware of potential for shear rate issues

Use common sense to understand implications of part & tool design

Use Moldflow to help you figure out the risks and make changes

AMI will accurately pick up the trends if modeled correctly

• 発表の推奨値： • 慣性項をONにする ※状況に応じてOFFでもよい

• ランナー・スプルー、（ノズル部）などの実際のモデリング

• 分岐のランナーは、少なくても12層で3Dメッシュを使用

• 細かな表面メッシュ （ビーム要素との接触面は特に注意） • ビーム要素のランナーシステム箇所は20ラミネート層の設定

• 12層以上の3D内部メッシュ （ただし、メッシュ潰れや解析時間に注意） • 材料登録データの最大溶融温度の設定 1832°F/1000℃（最大）

© 2012 Autodesk

AU in Las Vegas サイトへアクセス

http://au.autodesk.com/

© 2012 Autodesk

Autodesk, AutoCAD* [*if/when mentioned in the pertinent material, followed by an alphabetical list of all other trademarks mentioned in the material] are registered trademarks or trademarks of Autodesk, Inc., and/or its subsidiaries and/or affiliates in the USA and/or other countries. All other brand names, product names, or trademarks belong to their respective holders. Autodesk reserves the right to alter product and

services offerings, and specifications and pricing at any time without notice, and is not responsible for typographical or graphical errors that may appear in this document. © 2012 Autodesk, Inc. All rights reserved.

© 2012 Autodesk

海外と国内の事例紹介のまとめ

© 2012 Autodesk

まとめ

射出成形の工程における樹脂部品の現象には、深い考察と状況に応じたプロセス設定が解析に必要な場合があります。

Simulation Moldflow を利用して適正な解析を実施してください。

射出成形の現象によっては、まだ解明されていない問題、解析で再現できない現象があります。

これらの解決には、皆さんの経験、検証や事例が必要です。

ぜひ、既存のバージョン、Technology Preview のフィードバックを

お願いします。

© 2012 Autodesk