[解析事例] CAEの使用でツール製造における複数の課題を一度に解消

スタンレー・ブラック&デッカーのDTVチームは、ドライバーグリップの製品構造強度と外観を改善するために、Moldex3Dを使用してファーストショットとセカンドショットの挙動とウェルドラインの発生位置を観察しました。 最初の事例では、Moldex3Dはウェルドラインの位置を正確に予測しました（図2）。シミュレーション結果に基づき、製品の内部構造を修正してウェルドラインの位置を変更することにより、構造強度を達成することが可能となり、ツール製造段階における設計変更から生じるコストの増加を避けることができます。

図2　Moldex3Dで予測されるウェルドラインの発生位置

次の事例では、Moldex3Dがオーバーモールディングプロセスにおけるファーストショットとセカンドショットのメルトフロントをシミュレーションすることにより、ユーザーは、ABSとTPEの結合後の挙動や、メルトフロントと温度を観察して、成形条件の最適化を行うことができ、金型製造の前に2つの材料の結合を的確に制御することができます（図3、図4）。

図3　Moldex3Dでシミュレーションされたファーストショットとセカンドショットの2つの材料の挙動

図4　Moldex3Dのバイインジェクションモジュールにより、セカンドショットのファーストショットへの接触時点を予測したところ、ファーストショットのメルト表面の再溶融温度が材料の相変化温度よりも大きくなったことから、両者の接触面の結合が良好であることが予測できます。

ドライバーグリップは半透明の素材で製作され、また、その直径が大きすぎることから、コールドウェルドラインと表面の曇りが発生しやすくなっています（図5）。3つ目の事例では、Moldex3Dは異なるゲート設計の成形条件、形状、サイズのシミュレーションを同時に行うことで、コールドウェルドラインと表面の曇りの問題に対するソリューションを見つけ出しました。ゲート位置の変更後、元々あったジェッティングが改善されました（図6）。それと同時に流体固体結合を予測することにより、ドライバー内部の金属部品の偏移量も改善され、金型製造における様々な問題を回避することが可能となります。

図5　コールドウェルドラインと表面の曇りの問題

図6　ゲート位置変更後に改善されたコールドウェルドラインと表面の曇り

Moldex3Dはゲート形状、サイズ、ゲート位置の最適化に役立ち、プラスチック材料のフロー挙動と流体固体結合値を改善することができました。その結果、スタンレー・ブラック&デッカーのDTVチームはこの後に続くCNCサンプルテスト、EMC・EMIテスト、信頼性テスト、組立検証などの作業を滞りなく進めることができました。