3d 流体ソルバによるウェルド...
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Autodesk® Moldflow® Insight 2011 検証レポート
3D 流体ソルバによるウェルド ライン予測
概要 このドキュメントでは、Autodesk Moldflow Insight 2011 の 3D 流体ソルバによるウェルド ラインの解析結果を検
証します。2010 リリース当時、3D(メッシュ)解析のウエルドライン解析結果は、Autodesk Moldflow Adviser のみ
対応していました。(Autodesk Moldflow Insight 未対応) しかし、Autodesk Moldflow Insight 2011 では、3D 解
析のウェルド ラインの解析結果を、熱可塑性樹脂の射出成形とオーバーモールド、ガスアシスト射出成形、熱硬
化成形、マイクロチップ封止成形、アンダーフィル などのあらゆる プロセスで使用できるようになりました。 また、
アルゴリズムも改良され、Autodesk Moldflow Insight 2011 (および Autodesk Moldflow Adviser 2011)の解析に
よる 3D ウェルド ラインの解析結果は概して Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 よりも向上しています。
このレポートでは、Autodesk Moldflow Insight 2011 の解析による解析結果の例を紹介し、可能なものについて
は Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 の解析結果と比較します。
ウェルド ラインの計算 2 つのメルト フロントが小さな角度(たとえば 135 度やそれ以下)で合流する場合は、ウェルド ラインが形成されま
す。 この「会合角」の定義については図 1 を参照してください。
Autodesk Moldflow Insight 2011 ではウェルド ラインの計算方法にさまざまな改良が加えられ、実際には生じな
いウェルド ラインが予測されたり正しいウェルド ラインを予測できないといった問題が低減されています。 Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 と Autodesk Moldflow Insight 2011 のウェルド ラインの解析結果
を比較する際は、両リリースのフローフロント流動の予測方法の違いに注意が必要です。 Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 では流体体積(VOF: Volume of Fluid)法が、Autodesk Moldflow Insight 2011 ではレ
ベル セット法が使用されています (詳細は、「Autodesk Moldflow Insight 2011: 3D 流体ソルバによるフロー フロント流動予測」検証レポートを参照してください)。
次のセクションでは、Autodesk Moldflow Insight 2011 でのウェルド ラインの計算結果の例(および Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 との比較例)をいくつか紹介します。
Autodesk Moldflow Insight 2011: 3D 流体ソルバによるウェルド ライン予測
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図 1: 2 つのメルト フロントが合流する角度 ϴ を「会合角」と呼びます。
テスト ケース ここでは 5 つのケースを紹介します。そのうち 4 つは熱可塑性樹脂の射出成形プロセス、1 つはアンダーフィル封
止プロセスの例です。 熱可塑性樹脂射出成形の例については、Autodesk Moldflow Insight 2011 の解析結果と Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 の解析結果を比較しています。
例: マウス
図 2 から分かるように、充填時間のプロットは Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 も Autodesk Moldflow Insight 2011 もほぼ同じです。 図 3 はそれぞれのウェルド ラインのプロットを示しています。この例では、
Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 でも Autodesk Moldflow Insight 2011 でも正しいウェルド ラインを
すべて予測できています。 ただし、Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 ではいくつか実際には生じない
ウェルド ラインが予測されています。一方の Autodesk Moldflow Insight 2011 では、実際には生じないウェルド ラインはほとんど予測されていません。
Autodesk Moldflow Insight 2011: 3D 流体ソルバによるウェルド ライン予測
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(a)
(b)
図 2: マウスの例: Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 の充填時間プロット(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 の充填時間プロット(b)
Autodesk Moldflow Insight 2011: 3D 流体ソルバによるウェルド ライン予測
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(a)
(b)
図 3: マウスの例 : Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 で計算されたウェルド ライン(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 で計算されたウェルド ライン(b)
例: Demo 4
図 4 は、Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 と Autodesk Moldflow Insight 2011 で計算された充填時
間のプロットを示しています。充填時間に若干差が出たのは、前述したフロー フロント流動の予測方法の違いが
原因です。
図 5 はそれぞれのウェルド ラインのプロットです。この例の場合は、射出位置がパーツの中央付近であることに
注目してください。 また、左中央の四角部分は周りよりも厚みが少なくなっています。 このくぼみで流動速度が遅く
なり、その結果、ウェルド ラインが生じます。 さらに、穴の裏側に 3 つ、大きなウェルド ラインが発生することが予
想されます。 Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 も Autodesk Moldflow Insight 2011 も、正しいウェル
ド ラインはすべて予測できています。 ただし、Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 は実際には生じない
ウェルド ラインも多数予測しています。 Autodesk Moldflow Insight 2011 では、実際には生じないウェルド ライン
はほとんど予測されていません。
Autodesk Moldflow Insight 2011: 3D 流体ソルバによるウェルド ライン予測
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(a)
(b)
図 4: Demo4 の例: Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 の充填時間プロット(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 の充填時間プロット(b)
Autodesk Moldflow Insight 2011: 3D 流体ソルバによるウェルド ライン予測
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(a)
(b)
図 5: Demo4 の例: Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 のウェルド ラインのプロット(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 のウェルド ラインのプロット(b)
例: ピース マーク
この例では、Autodesk Moldflow Insight 2011 の充填時間プロット(3 段階)を実験結果と比較しています(図 6~8)。ウェルド ラインを正確に予測するためには、フロー フロントの形状を正確に予測できなければなりません。 図を見ると分かるように、実験結果とシミュレーション結果はほぼ一致しています。
Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 と Autodesk Moldflow Insight 2011 で計算された充填時間プロッ
ト(図 9)には、ほとんど差がありません。 図 10 はそれぞれのウェルド ラインのプロットです。この例の場合は、メ
ルト フロントが小さい角度で合流する箇所に 4 つのウェルド ラインが生じることが予想されます。 Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 はそのうちの 3 つは予測していますが、残りの 1 つは予測できていません。
Autodesk Moldflow Insight 2011: 3D 流体ソルバによるウェルド ライン予測
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また、実際には生じないウェルド ラインがいくつか予測されています。 一方の Autodesk Moldflow Insight 2011 は 4 つすべてを予測できており、実際には生じないウェルド ラインは 1 つだけ、しかも小さいものです。
(a)
(b)
図 6: ピース マークの例: ショート ショットの実験結果(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 の第 1 段階の
シミュレーション結果(b)
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(a)
(b)
図 7: ピース マークの例: ショート ショットの実験結果(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 の第 2 段階の
シミュレーション結果(b)
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(a)
(b)
図 8: ピース マークの例: ショート ショットの実験結果(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 の第 3 段階の
シミュレーション結果(b)
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(a)
(b)
図 9: ピース マークの例: Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 の充填時間プロット(a)と Autodesk
Moldflow Insight 2011 の充填時間プロット(b)
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(a)
(b)
図 10: ピース マークの例: Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 のウェルド ラインのプロット(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 のウェルド ラインのプロット(b)
例: ボックス
この例の射出位置はボックスの 4 隅付近です。 充填時間のプロットは Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 も Autodesk Moldflow Insight 2011 もほぼ同じです(図 11)。
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図 12 は、Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 と Autodesk Moldflow Insight 2011 のウェルド ライン
のプロットを比較したものです。流動パターンから、4 箇所から射出されたメルト フロントが合流する部分に沿って 4 つのウェルド ラインが生じることが予想されます。 Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 はそのうちの 3 つは予測していますが、残りの 1 つを予測できていません。 Autodesk Moldflow Insight 2011 は 4 つすべてを
正しく予測しています。
(a)
(b)
図 11: ボックス の例: Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 の充填時間プロット(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 の充填時間プロット(b)
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(a)
(b)
図 12: ボックスの例: Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 のウェルド ラインのプロット(a)と Autodesk Moldflow Insight 2011 のウェルド ラインのプロット(b)
例: アンダーフィル封止
Autodesk Moldflow Insight 2011 で計算された充填時間とウェルド ラインのプロットは図 13、図 14 のとおりです。
この例の場合は、それぞれの穴の裏側に 1 つずつウェルド ラインが生じます。 ウェルド ラインのプロットを見ると
分かるように、Autodesk Moldflow Insight 2011 は正しいウェルド ラインをほとんど予測できています。
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図 13: アンダーフィル封止の例: Autodesk Moldflow Insight 2011 の充填時間プロット
図 14: アンダーフィル封止の例: Autodesk Moldflow Insight 2011 のウェルド ラインのプロット
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改訂日: 2011 年 7 月 1 日
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結果のまとめ
ここで紹介した例からも分かるように、Autodesk Moldflow Insight 2011 は Autodesk Moldflow Adviser 2010 Release 2 と比べて実際には生じないウェルド ラインが予測される確率が減り、正しいウェルド ラインをより多く予
測できるようになっています。