[解析事例] Moldex3Dを用いる事により成形歩留まり率を改善！

本製品はAS樹脂を使用した透明保存容器（図1）で、製品サイズは140 mm×140 mm×210 mmです。金型は2個取りであり、バルブゲートホットランナーシステムにより製品底部から充填しています。本製品の大量生産を計画しており、24時間休むことなく連続生産する必要があります。バルブゲートホットランナーシステムおよび適切な冷却回路を用いる事で、効果的に外観不良の改善およびサイクルタイムの短縮を図れますが、流動のアンバランスによるウェルドラインやエアトラップとヒートマークの問題が発生してしまいます。

図1　製品：透明保存容器

Moldex3Dのシミュレーション結果によると、やはり流動アンバランスの現象が確認されました（図2）。さらに温度分布結果を観察すると、溶融樹脂がバルブピンを迂回することによってコーナー効果が生じ、高温の溶融樹脂の大部分が外側に広がり、製品部まで流れ込んでいることが分かりました（図3）。

図2　Moldex3Dのメルトフロント等値線（左）から流動アンバランスの現象が見て取れ、実験結果（右）と一致している

図3　温度分布を観察すると、溶融樹脂がバルブピン（左）を通過した後に温度のバラツキが生じ、製品まで続いている（右）ことが分かる。

シミュレーション結果と実機検証の双方において、バルブピンが流動のバランスに影響を与えていることが確認できました。そのため、飛緑社はMoldex3Dによりバルブピンの長さの調整およびバルブピンの除去を行った場合について早急に検証を行いました。その結果、バルブピンを取り除くと流動バランスに明らかな改善が見られることがわかり（図4）、実機検証結果も解析結果と一致しました（図5）。

図4　バルブピン除去後のシミュレーション結果	図5　実験検証

最後に、飛緑社はメルトフリッパ設計を利用して溶融樹脂がゲートを通過した後の温度差を減少させ（図6）、流動バランスを改善しました（図7）。

図6　メルトフリッパ設計によってバルブピン通過後の温度差が減少し（左）、流動バランスが改善（右）

図7　設計の最適化によって流動バランスが明らかに改善（右）

飛緑社は、Moldex3Dによる解析によって製品の問題となる根本的原因を見つけ出し、バルブピン設計の改善を行うことにより、流動アンバランスの不良率が100%から0%にまで改善しました。実際の生産における総不良率は0.05%まで低下し、非効率な生産の回避および無駄なコストの削減ができました。