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)

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 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)

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 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)

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 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)

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 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)。

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 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)

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 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。

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 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

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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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。