[解析事例] Moldex3Dによる車載ナビゲーション機器部品の変形問題の解決例

本事例では、大型トレーラーのナビゲーション機器を支えるフロントカバーの設計最適化を行いました。成形後の深刻な反り変形の問題を改善するため、TomTom社はMoldex3D eDesignを使用してオリジナルデザインの成形条件を解析し、顕著な問題を確認しました。オリジナルデザインではフロントカバーが嵌め込み部品に固定されており、仕様が求める0.3mm以下の基準を大きく超える2.3ｍｍのギャップが生じることがわかりました。Moldex3Dによる解析結果（Fig.2）において、製品の端部に深刻な反り変形が認められました。Fig.2の破線はその変形を表しています。この反り変形により組み立てが困難となるばかりか、形状の不具合が製品の寸法・外観に直接影響を及ぼすことが考えられます。この問題を解消し、外観上の不具合がなく品質の高い製品を作るため、TomTom社は複数の修正デザイン案を検討しました。

Fig.2 オリジナルデザインのCADモデル（左図）と解析結果（右図）

Moldex3Dの解析結果が示すように（Fig.3）、オリジナルデザインの製品変形の主な要因は急激な圧力低下です。そのため、以下ではこの圧力低下の抑制に焦点を絞って検討を進めました。圧力低下以外に不均一な熱分布も変形に影響しているため、デザイン修正時には温度（蓄熱）分布も考慮しました。

Fig.3 オリジナルデザインのゲート圧力（左図）と製品中央エリアの蓄熱シミュレーション結果（右図）

TomTom社は製品の温度（蓄熱）、構造強度、圧力低下の3つの要因を考慮し、6パターンのデザイン変更を行いました。詳細は表の通りです。

Table 2はオリジナルデザインとTable 1に示す6パターンのデザイン変更案における圧力低下および反り変形解析結果の比較です。結果が示す通り、変更案C、D、E、Fにおいて反り変形の減少に対する効果が顕著なことから、TomTom社はこの4パターンのデザイン変更案を組み合せて最適なデザインを導き出しました。Fig.4は最適化されたデザインと製品CADモデルの比較です。最適化されたデザインの圧力は最小（31.25MPa）に達していることが確認され、形状のズレも非常に軽微なものになっています。

Fig.4 最適化デザインの側面カーブのズレ

以上の修正を行った後、TomTom社はMoldex3D eDesignを使用してオリジナルデザインと最適化デザインの反り変形を評価・検証しました。その結果、オリジナルデザインには明らかな反り変形が確認された一方で、最適化後のデザインではギャップが許容範囲内にまで縮小し、反り変形の問題は大幅に改善されました。その後、TomTom社は実際の試作による検証を行い、試作結果とMoldex3Dの解析結果がおおむね一致していることを確認しました。試作結果（Fig.5）が示す通り、オリジナルデザインのギャップは2.3mmに達していますが、最適化デザインのギャップはわずか0.25mmとなっており、最適化の効果が非常に顕著に表れています。

Fig.5 オリジナルデザインと最適化デザインの試作結果