品質の良い射出成形パーツの設計には、いろいろとポイントがあり、成形時に樹脂が適切に流れるようにすることもその一つです。プロトラブズでは、独自開発した ProtoFlow樹脂流動解析ソフトによる解析結果を無料で提供し、パーツが成形される際の樹脂の流動を検証できるようにしています。その解析結果は問題なく射出成形できるパーツを設計するための情報として活用できます。

ProtoFlowのメリット

  • 適切なゲートの位置を検討できる。
  • ウェルドライン(樹脂の合流部)の位置を予測し、パーツの意匠面での問題や機能性に対する影響を検討できる(図1)
  • 樹脂の充填が難しく、問題となり得る箇所を予測できる。
  • 選択した樹脂が充填するかどうかを検討できる。

図1：流動解析を行うことで、ゲートの位置を検討したり、ウェルドラインの位置やガス焼けの可能性のある領域を予測することができます。必要に応じて、プロトラブズのカスタマーサービスエンジニアが、そのパーツの製造性の改善に向けた設計変更をご提案することもできます。

解析結果では3Dアニメーションで射出成形の充填プロセスや充填圧力の分布が色分けで表示されます(図2)。ゲート部分が最も高い圧力を示し、最終充填位置に近づくに従って圧力が弱まっていきます。流れづらいパーツ形状や樹脂であるほど射出圧力を上げて成形しなければならないため、解析上でも高い圧力を示し充填が難しくなることがわかります。実際に射出成形すると、パーツの品質低下につながるウェルドラインのほか、バリ、ヒケ、充填不良などにつながることになります。

図2：射出圧力の分布を色分けで表示しています。オレンジ色や黄色は圧力が高い部分、緑色や青色は圧力が低い部分を示しています。

比較的流動性に優れた特性を持つ樹脂は、ポリプロピレン、LDPE、ナイロンなどです。ポリカーボネートやガラス含有樹脂などの流動性はあまり良くない傾向があります。ProtoFlowでは、流動が困難な樹脂で起こりがちな問題に加え、薄肉や複雑な形状を指摘し、流動性と成形性を改善するための解決策をご提案します。ただし、ProtoFlowではパーツの歪みやヒケの大きさまでは予測することはできません。樹脂がうまく充填されないことがわかった時にはカスタマーサービスエンジニアが解決策を提案します。肉厚を増やす、複数のゲートを配置する、あるいは異なる材料を使用するといったご提案です(図3)

図3：ProtoFlowによる解析結果を受けて、パーツの設計を見直すことで、流動性の改善を実現し、質の良いパーツの成形につなげることができます。

ProtoFlowによる解析は、主に成形性に問題が発生すると判断されたパーツを中心に行っていますが、要望に応じて対応しています。その解析はすべて無償です。

ProtoFlowは一般に公開しているサンプルのProtoQuoteで参照できます。下記リンク先で表示されるProtoQuoteページで少しスクロールすると［(2)成形性、製造性の解析］があり、［注意点(成形可)］タブの6つ目に「ProtoFlow 流動解析」という項目があります。その項目名をクリックすることで樹脂流動シミュレーションを参照できます。

サンプル見積り： http://www.protomold.jp/ProtoQuote.aspx

ご参考：

■プロトラブズ樹脂部品設計ガイド
■ProtoQuote(R)無料解析＆見積り

本コラムは、プロトラブズ合同会社から毎月配信されているメールマガジン「Protomold Design Tips」より転載したものです。