[解析事例] ヘッドアップディスプレイのコンバイナー用蒸着治具金型と成形効率の最適化

本事例の治具製品は本体と上部カバーの2つに分かれており（図1）、両者の体積には大きな差がありますが、ファミリーモールドであることが求められます。

図1　本事例の治具製品に含まれる本体（左）と上部カバー（右）

治具の設計決定後、台湾日芯科技チームは、2プレート、3プレート金型モデルを含む実現可能な金型構造の予測を行いました。解析にはさまざまなランナーとゲート設計が含まれ（図2）、測定ノードを使用して平面度や収縮距離を測定します（図3）。この解析の目的は、充填効率が高く、サイクルの短縮が可能で、製品変形を低減できるランナールートを特定することにあります。

図2　さまざまなランナーとゲート設計

図3　測定ノードによって測定される平面度（左）と収縮距離（右）

平面度と収縮距離結果に基づき、上部カバーと下部カバーのファミリーモールドという条件を考慮すると、ゲート設計では上部カバーに十分なスペースを確保する必要があり、最終的に図4に示すランナー設計が採用されました。

図4　最終的なランナー設計

台湾日芯科技チームの次なる目的は、最適な冷却回路設計を決定することでした。さまざまな組み合わせの冷却回路設計をシミュレーションしたところ（図5）、冷却回路は製品の平面度や収縮距離にそれほど影響しないことが確認されました。そこで、金型構造を考慮し、最終的な冷却回路設計としてRun 16を採用することにしました。

図5　さまざまな冷卻回路設計

最終ステップは、製品の上下部カバーのファミリーモールドを可能にする、最適なサブランナーの特定でした。上下部カバーの体積には大きな差があり、また、両者を組み合わせる必要があるため、適切なゲートサイズの特定が求められます。
治具の組み立てには上下部カバーの3つの軸と穴を使用しますが、組み立て性能の実現において、対応する穴の距離にずれがあってはならないため、2つのコンポーネント上にそれぞれ測定ノードを配置することにしました（図6）。

図6　測定ノード位置

台湾日芯科技チームは上部カバーのランナーとしてRun 29を採用することにしました（図7）。このランナーは他に比べて薄く、インサート用に広いスペースが確保され、金型試作後に実際の状況に応じてランナーを調整することができます。

図7　上部カバーのランナー設計

最後に実際の金型で試作を行い、金型の試作結果とMoldex3Dの解析結果を比較したところ、両者はほぼ一致し、シミュレーションの精度の高さが証明されました（図8）。

図8　実際のショートショット結果とMoldex3Dのシミュレーション結果の比較