- 顧客名：AUDIX (敦吉科技)
- 地域：台湾
- 業種：電子機器
- 導入ソリューション：Moldex3D Advanced Package
概要
本事例では、PBT（結晶性プラスチック）製品の一例として高電圧コネクターを取り上げます。結晶性をもつ製品では、大幅な体積収縮が生じる可能性があります。ほかの電子部品との組み立て時の問題を回避するため、製品寸法の精度は非常に重要です。さらに、外観不良となるエアトラップやショートショットなども看過できない問題です。したがって、寸法精度と外観不良の2点が取り組むべき課題となりました。AUDIX社はMoldex3Dを利用して体積収縮分布を解析した結果、高収縮率部分の板厚調整、さらに、ゲートサイズの調整によってエアトラップの解消に成功しました。これにより、大量生産開始の前段階で収縮の問題と外観不良を解決しました。
課題
- 寸法精度の向上
- 製品表面の不具合解消
ソリューション
AUDIX社はMoldex3Dを利用して部品の板厚とゲート設計を調整し、開発の初期段階において製品の最適化に成功しました。
ベネフィット
- 体積収縮の低減（17%から14%）
- 寸法精度の向上（77%）
- 金型の試作コスト削減・開発時間の短縮
ケーススタディ
本事例の目的は、高電圧コネクタージャック周囲の体積収縮問題を解決し、要求精度（Fig. 1）を満たすことにありました。 コネクタージャックの周囲に生じた収縮は、許容基準を超過していました。 AUDIX社はこの収縮問題を板厚減少により解決することを試みましたが、この方法ではエアトラップが発生することが判明しました。そのため、本問題の解決には、寸法精度の向上と外観不良（エアトラップ）の解消を両立する設計変更ンが必要でした。
Fig. 1 コネクタージャック周辺の収縮
AUDIX社は、まず体積収縮率が高い領域を特定し、続いてシングルゲートからダブルゲートにデザインを変更しました。 Moldex3Dの解析結果から、ダブルゲートのデザインで体積収縮が17%から14%に減少することが確認されました。
Fig. 2 左図：オリジナルデザイン（シングルゲート）、右図：デザイン変更後（ダブルゲート）
ゲートデザインの変更に加え、AUDIX社は製品板厚の変更にも着手しました。板厚を減らす対象として、2つの領域が提案されました。デザイン変更案（１）は、コア部とキャビティ部の板厚を別々に薄くすることで、形状と外観上の基準を満たそうする案でした。 Fig. 3に、材料を減らした位置とその体積収縮の結果を示します。図からわかるように、変更案（１）では体積収縮には大きな変化が見られませんでした。
Fig. 3 デザイン変更案1：コアとキャビティの材料を削減
デザイン変更案（１）に基づいてスライダーを調整し、製品の板厚をさらに減らしたものをデザイン変更案（2）とし、Moldex3Dの解析を行いました。この解析結果から、変更案（2）で特定の領域における体積収縮が効果的に減少していることがわかりました。 しかし、体積収縮の分布はより均一になりましたが、この変更により、サイドウォールにエアトラップが生じました（Fig. 5）。 そこでAUDIX社ではゲートサイズを（変更案（2）の）1 mmから1.5 mmに再び変更し、エアトラップの発生する位置をサイドウォールから分割面側に移動させました。
Fig. 4 デザイン変更案2：側面の材料を減少
Fig. 5 デザイン変更案2：エアトラップの発生
AUDIX社は、解析結果に基づき部品の上部と底部にある4つの穴の長さを測定し、体積収縮後の寸法精度を評価しました。 その結果、オリジナルデザインにおいて要求精度を超える収縮が生じるケースは、底部の穴1と穴4の長さが基準値を超えていることが判明しました。 そして、デザイン変更案（2）では、寸法精度がオリジナルデザインと比較し77%改善し、生産許容基準値を満たすことが確認されました。
続いて、Moldex3Dの解析結果を実機と確認するため、AUDIX社はショートショットのテストを実施しました。結果はFig. 6に示すように、Moldex3Dのメルトフロント解析は射出成形中の樹脂挙動を正確に反映していることが確認できました。 さらに同社はデザイン変更案（2）に基づいた試作金型とその解析結果を比較し、エアトラップの発生位置が実際の金型と解析結果でも一致していることも確認しました（Fig. 7）。
Fig. 6 試作金型と解析結果の比較：メルトフロント
Fig. 7 エアトラップ検証。デザイン変更案（2）に基づいた試作金型と解析結果の比較
結論
AUDIX社は、Moldex3Dによる解析を通して樹脂の挙動を把握し潜在的な問題を金型の製作前に発見しました。 そして、この高精度な予測結果を活用することにより、AUDIX社は試作金型の製作コスト削減と開発期間短縮し、さらには製品の品質向上にも成功したのです。