Extreme Tool & Engineering は1998 年に社員6名から出発し、2012年には70 名以上の社員を有する企業へと成長しました。同社は現在、ミシガン州Wakefield に2つの拠点を構えています。 Extreme Tool & Engineering は、厳格なリードタイムを要求する顧客や、検証が必要な複雑な金型製作に対し、一ヶ所で行える一貫した金型製作工程開発で対応してきました。
同社は8台の成形機（28 から 550トン）を所有し、最新技術を導入した品質管理研究室を備えています。ここで金型の出荷前に FAI, CPK, SPC , PPAPを調査しています。現場の技術開発部門と協力し、オートメーション化された加工セルと10 名の金型製作の専門家らにより、同社は高品質な金型を製造しています。顧客に届く前にすでにその金型は、同社によって完全に検証され、品質が保証されているのです。
2007年、 Extreme Tool & Engineering は Moldex3D eDesignを導入しました。その時から同社はMoldex3D eDesign を利用し、RJG Incに指導された金型検証方法と同様の手法で、バーチャルに成形プロセスを開発することに集中してきました。
Moldex3D は初期の設計段階で製品や金型の設計の問題点を明確にしてくれます。実際に金型にプラスチックが充填される前に、潜在的な問題を修正し、最適化することができるのです。 -と技術部長のBob Sikonia氏は語りました。
課題
射出成形された電気コネクタには特有の課題があります。通常使用される樹脂にはガラスが配合され、製品硬度を高めています。また複数のインサート（互いに組み合わされたターミナル）があり、その組み合わされるパーツのクリアランスには厳格な公差要求があります。
ソリューション
Extreme Tool & Engineering は Moldex3D eDesign 射出成形解析ソフトウェアを導入し、実際の金型製造の前にバーチャルなサンプルを用いた解析を行い、潜在的な問題を解決しました。実際の試作品を用いて問題を解決する方法に比べ、時間もコストも大幅に削減できました。
メリット
• 変形を最小限にすることで、製品の寸法公差に適合する.
• 実際の製造の前に潜在的な欠陥を検出し、改良することで、コスト削減と納期短縮が図れる.
• 完全3D シミュレーションテクノロジーを利用して設計検証を反復することで、潜在的な欠陥を回避した最適な設計を決定できる.
ケーススタディ
この例では、製品の重要な部分に過度な変形が発生することが予測されました (Fig.1)。変形の規模が許容範囲内に収まるように、冷却システムの設計開発が行われました。
最初に提案されたのは、低コストで従来から使用されてきたバッフルでした。冷却設計の解析結果を調べると、製品のコネクタ接続部分に、顕著なそり変形が予測されました。この解析結果から、生じる変形が許容できる規模ではなく、金型サンプルを作成した後では修正が簡単ではないことがわかりました。
Fig.1 従来の冷却設計とその解析結果。許容範囲を超える顕著なそり変形が生じることが予測され ました。
次に、より高性能なコンフォーマル冷却設計が提案され、シミュレーションを行いました。解析結果を調べると、そり変形が軽減され、公差範囲内に収まることがわかりました。コンフォーマル冷却システムを採用するために製造コストが上がりますが、その優れた冷却性能によって製品のそり変形を軽減し、公差範囲内に収めることが容易になるため、長い目で見ればコスト削減にもなります。
Fig.2 最適化後のコンフォーマル冷却設計とその解析結果。そり変形が劇的に改善されているのがわかります。
eDesign の高精度のシミュレーション技術を利用し、変形した製品の寸法をバーチャルに計測できます。 その結果を元に公差要求と比較します。このようなバーチャルな手法を用いた解析は、明確かつ直接的に問題を検証するため、金型設計に大きな確信を持てるようになります。 目標寸法が.3080″ +/- .002″の製品の変形を計測すると、元の設計ではそり変形問題が顕著であることが明らかであり、コンフォーマル冷却設計では変形が劇的に軽減され、許容範囲内であることがわかります。
確信を持って製造
eDesign で設定する成形条件パラメータを実際の工程にできるだけ近いものにすることで、射出成形工程のシミュレーション解析結果はより信頼性の高いものになります。 Moldex3D eDesignを導入することでExtreme Tool & Engineering は、潜在的な欠陥問題が実際の問題になる前に、その欠陥を検出することができました。同社はより大きな確信を持って品質条件に適合する金型を設計、製造することができるようになりました。