第5回Live Help PDFtech-autodesk-jp-files.s3.amazonaws.com/file/Live_Help5.pdf© 2014 Autodesk ホットランナーを用いた解析についてホットランナーシステムの基礎情報

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ホットランナー活用の手引き

プロダクトサポートエンジニア伊藤哲哉

第5回 Autdoesk Simulation Moldflow ライブヘルプ

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Moldflow “ライブヘルプ”セッションの目的

テクニカルサポート� 電話サポート

� Ｗｅｂメールサポート

� ＦＡＱサイト

� フォーラム

� 開発部門へ製品不具合

をレポート

ライブヘルプ1. ASUGを通じて、多くのユーザ様

を直接ヘルプできる

2. 直接フィードバックを頂くことができる（Ｑ＆Ａセッション）

3. テクニカルサポートから積極的な情報発信ができる

4. セッションの録画を全ユーザ様へ公開

忙しくてセミナー、トレーニングに出張が難しいユーザ様にもお勧めです！

ユーザ様固有の問題を迅速に解決

Web会議システムによる、気軽に参加いただく１時間のサポートセッション

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� ホットランナーを用いた解析について� ホットランナーシステムの基礎情報� 解析モデル作成の基礎のきそ

� ビーム要素によるホットランナー解析� ホットランナーのモデリングのポイント解説� バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介

� ３Dホットランナー解析のススメ� ホットランナーシステムの３D化� ３Dホットランナーシステムを使用したFEM冷却解析

� 番外編：ダイナミックフィード

� 本日のQ＆A

本日のトピック

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� 本日のQ＆A


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ホットランナーシステムって？

スプルー＆ランナーを高温（ホット）に保ち一定量の溶融樹脂を保持、供給する構造

ホットランナーシステムの基礎情報

ランナー

成形品⾦型

スプルー

スプルー＆ランナー内の樹脂を溶融状態（ホット）に保つ⾦型から成形品だけを取出す

⾦型（可動側）

⾦型（固定側）

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ホットランナーの利点

� ランナｰ＆スプルー部の切断、粉砕作業の短縮

� 廃プラスチック（ランナｰ＆スプルー部）の節約

� 成形条件幅が広がり良品を得やすい、出来⾼が増える

� 成形不良や外観不良のコントロールがしやすい

予め解析で評価

成形条件の調整項目（バルブ制御など）が増える傾向にある


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ホットランナーシステムの種類

外部加熱ランナーシステム

内部加熱ランナーシステム

断熱ランナーシステム

加熱ランナーシステム

インシュレーテッドランナー熱絶縁型ランナー等

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ホットランナーシステムの基礎構造

�断熱ランナーシステム

溶融状態が維持できるよう⼗分に⼤きい流路

固化した樹脂による断熱効果

� メリット

設計が単純でコストが低い

� デメリット

不必要なゲート固化の発生

溶融状態を維持するために速いサイクルが必要

樹脂温度が安定するまでの開始時間が⻑い

均⼀な⾦型の充填に問題がある

固化層の⼤きさの判断や温度が不安定な状態など解析との対⽐が困難

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ホットランナーシステムの基礎構造

�加熱ランナーシステム

ヒーターにより流路内部から加熱

環状流路

� メリット

熱分布および温度制御ができる

� デメリット

高コストで設計が複雑

� 内部加熱ランナーシステム � 外部加熱ランナーシステム

ヒーターにより流路外部から加熱

マニホールド

外部加熱ランナーシステムが一般的

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外部断熱構造（エアギャップ、断熱材）


外部加熱ランナーシステムの基礎構造

ノズル

スプールブッシュホットランナーマニホールド

外部加熱構造(ヒーター)

※多点ゲートの構造

冷却解析の際はホットランナーと⾦型間で断熱されていることを考慮

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主なゲート方式の種類ホットランナーシステムの基礎情報

オープンゲート

バルブゲート

� 構造は簡易

� ホットランナーシステムの構成部品が少ない� 糸引きが発生しやすい

特徴

特徴

� 構造は複雑（シリンダーによりバルブピンが上下に動く）

� 成形条件のコントロールがしやすい� ゲートシールを制御できる� メンテナンスの項目が多い

閉

バルブピン

機械的なゲートの開閉開 � バルブピンの作動確認

� 滞留樹脂の除去等・・

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� 本日のQ＆A


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解析モデル作成の基礎のきそ

解析におけるランナーシステムの必要性

製品に直接射出コーンを配置すれば流動解析は実⾏可能

ほんとにランナーシステムを設定する必要があるの？

射出コーンは・・・

はい、もちろん必要です

� ゲートでは無く、あくまで充填が開始されるポイントの設定� ゲートのタイプや形状が考慮されない�ランナーシステム部の圧⼒損失が考慮されない

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様々な解析結果に影響

充填パターン

ホットランナーシステム無ホットランナーシステム有

Ｖ/Ｐ切り替え時の圧⼒

ホットランナーシステム無ホットランナーシステム有

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どこをモデリングするの？

成形機側

[流動解析]ホットランナーシステム内の流路をモデリング

⾦型

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ホットランナーに必要なプロパティは？

射出位置

ビーム要素：ホットスプルー

３Ｄ要素：ホットランナー（３Ｄ）

ビーム要素：ホットランナー

ビーム要素：ホットゲート

３Ｄ要素：ホットランナー（３Ｄ）成形品モデル

３Ｄ要素：ホットランナー（３Ｄ）

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� 本日のQ＆A


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ホットランナーのモデリングのポイント解説

モデリング初期段階

� 流路はホットランナーシステムによって多種多様

� 精度を上げるためには出来る限り忠実に流路を作成

内部の流路の寸法の把握が重要

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ホットランナー内部の構造は

・如何に圧⼒損失を低減するか

・如何に残留樹脂を低減するか等・・

メーカーのノウハウが詰まっている

そのため、内部の詳細寸法が

一部非公開の場合がある

ゲート

スプルー

？最低限判明している寸法や形状は反映

しかしながら・・

細部は簡略化寸法不明

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成形品

ビーム要素作成

ただし、ゲート部は３分割以上

①カーブ作成

ビーム要素のメッシュ⻑の目安は径の2.5倍

②各種プロパティの割り当て

※バルブゲートは流路の内径と外径を考慮

断面寸法を決定

③ビーム要素生成

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ランナーシステムウィザード

� 簡単にホットランナーを作成可能

� ゲート、ランナーの断⾯形状があまり選べない（作成後に変更可能）

� ホットランナーマニホールド部の流路が⾃動で決定される

注意点

使用状況が限られることに注意！！

※使⽤例）設計仕様が固まっていないコンセプト段階の簡易解析

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� 本日のQ＆A


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バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介

バルブゲート設定方法

ゲート１ゲート2 ゲート3

ゲート4ゲート5

成形品メッシュに接しているビームに対して・・

バルブゲートコントローラーの設定を⾏うホットゲートと製品が接しているビーム要素を選択、マウスを右クリック＞[プロパティ]＞[バルブゲート制御]タブ＞バルブゲートコントローラの[選択]

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バルブゲート設定方法

バルブゲート開閉のタイミングは５つの設定が可能

バルブゲート１

時間

� 時間� フローフロント� 圧⼒

� 体積（％）� ラム位置

名前を決定

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バルブゲートの活用方法やテクニックを紹介バルブゲート制御その１

①時間

バルブゲートの初期状態（閉または開）を選択

開閉のタイミング（遅延）を時間（秒）で定義

検知位置を[ゲート]または[指定]を選択。フローフロントがゲートもしくは指定したノードに到達したとき充填を開始

②フローフロント

遅延時間：トリガ位置にフローフロントが到達後、どのくらい遅延させて充填を開始させるかを指定時間によるバルブゲート制御：充填開始後バルブゲートの開閉をいつ⾏うかを時間で定義実成形の時間制御の設定

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③圧⼒バルブゲートの初期状態：「開く」、「閉じる」を選択し、ゲートの初期状態を定義トリガ位置：「ゲート」、「指定」を選択。ゲートもしくは指定したノードで指定した圧⼒値に到達したときから充填を開始圧⼒によるバルブゲートコントロール: トリガ位置での圧⼒を定義し、バルブゲートの開閉をいつ⾏うかを定義

④体積% バルブゲートの初期状態：[開く]、[閉じる]を選択し、ゲートの初期状態を定義体積%によるバルブゲート制御：充填された体積の⽐率(%)を定義し、バルブゲートの開閉をいつ⾏うかを定義

⑤ラム位置バルブゲートの初期状態：[開く]、[閉じる]を選択し、ゲートの初期状態を定義。ラム位置によるバルブゲート制御：ラムの位置(mm)を定義し、バルブゲートの開閉をいつ⾏うかを定義。

バルブゲート制御その2

射出成形機のスクリュー前進位置からの信号でバルブ開閉を調整する方法

実成形の充填量制御

の設定

局部的な圧⼒上昇

を抑制する設定

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バルブゲート設定確認

複数のゲートの情報を一括して確認、および編集可能

バルブゲート設定時は「自動」以外で設定

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ゲートゲートゲート


通常ウェルドがＮＧなエリアがある場合はそのエリアのウェルドを

避けるようにゲート位置を検討、及び最適化

バルブゲート活用方法

体裁面すなわちウェルドＮＧエリア

ゲート

１点ゲートでウェルドは発生しないが端⾯に⼗分な圧⼒がかからずショートやヒケなどの懸念

3点ゲートでウェルドは発生するがウェルドＮＧ位置には発生しないことが予想される

ゲート点数を増やしてみては？

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しかし、製品設計上、⾦型構造上ゲート配置箇所が極端に限られている場合・・

ゲート配置可能エリア

１点ゲートも３点ゲートもだめか・・

３点ゲート時のウェルド予想位置

対策例：流動⻑の調整や⾁厚調整、

ゲート径調整等・・

しかし成形条件幅が狭くなる傾向があり、成形不良が発生した場合の調整や改修が困難

こんなときバルブゲートの遅延射出を活用！

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参考設定

バルブゲート制御を「時間」で設定

射出時間：１Ｓ

0.5s遅延0.5s遅延

バルブコントロールでウェルド位置が外側へ移動

限られたゲート位置でもウェルド位置を柔軟に調整可能

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バルブコントロール

樹脂到達後、ゲートオープン

ウェルドを抑制


シーケンス制御成形

ゲート同時射出

ウェルドが発生

ゲートオープン

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参考設定

オープン

クローズ

クローズ

クローズ

クローズ開始0ｓ

ゲート１

ゲート2 ゲート3

ゲート4ゲート5

ゲート２以外を「フローフロント」で設定

ゲート２から充填された樹脂が各ゲートに到達した段階でオープン！

充填開始

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オープンオープンオープン

オープンオープン

充填完了ウェルドライン結果

開始0ｓ

参考設定

充填開始

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参考設定

「フローフロント」という制御方法は実成形にはない設定（解析のアドバンテージ）

ログからオープン時間、または体積を参照

「フローフロント」設定でシーケンス制御成形の目安を⾒る

「時間」設定で実成形（時間制御）の条件に調整

「体積％」設定で実成形（充填量制御）の条件に調整

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バルブゲートによる圧⼒変化

ゲートオープン GATE1の充填位置の圧⼒GATE1

GATE1

ゲートオープンGATE1

時間

圧⼒

時間

圧⼒値が時間と共に推進

時間

圧⼒圧⼒値が急上昇

圧⼒圧⼒値が急低下

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バルブゲートによる圧⼒コントロール

ターゲット成形機サイズ

時間

型締⼒

必要な型締⼒ＶＳ時間プロット

オープンオープンオープン

基本的には「フローフロント」制御や「時間」または「体積」圧⼒のタイミングの目安をつける際、部分的に「圧⼒」制御を使用

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� 本日のQ＆A


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�温度の非対称性を再現可能（ＦＥＭ冷却解析でアドバンテージ）�ホットランナー部の３ＤＣＡＤモデルを活用できる

ホットランナーシステムの３D化

� バージョン2015現在バルブゲートの解析は出来ない� 要素数が増加傾向� ３ＤＣＡＤデータが無い場合、モデリングに手間がかかる

注意点として

3Ｄホットランナー要素について

いいえ、基本的にホットランナーはビームでＯＫです。ただし、ホットランナー３Ｄ要素を使うことで・・

成形品要素が３Ｄの場合、やっぱりホットランナーも３Ｄ要素にするべき？

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３Ｄホットランナーのモデリング

成形品３Ｄ要素ホットランナー３Ｄ要素

ランナーと成形品を１部品として作成した場合、メッシュは明確な境界を持っていないので、結果表示に（場合によっては解析の精度にも）悪影響を及ぼす可能性がある

２つの要素間の境界を鮮明化（フラット化）するモデリングをご紹介

� ３Ｄホットランナーと成形品の境界について一体

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①CAD上で成形品とホットランナーを別部品としてアセンブリを作成

②ホットランナー部品のプロパティをホットランナー（3D）に変更

③ゲートのメッシュ調整

３Ｄホットランナーと成形品の境界の鮮明化

ゲート部に細かいメッシュ密度を定義選択⽅式を「ＣＡＤ⾯」に変更

選択

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� マージ許容値を非常に⼩さく設定（例0.01）� 「要素エッジに沿ったノードのみマージ」のチェックを外す

④メッシュ生成

完全な一致を選択

ヒント！この段階ではまだホットランナー要素と成形品要素は接続しません

⑤グローバルマージで要素を接続

その後メッシュ生成

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成形品３Ｄ要素ホットランナー３Ｄ要素

ホットランナーと成形品の境界（フラット面）を鮮明化！

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� ３Dホットランナー解析のススメ� ホットランナーシステムの３D化� ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析


� 本日のQ＆A


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ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析

⾦型インサート（３Ｄ）

完全に３Ｄ化した場合のプロパティ

ヒーター（３Ｄ）

ホットランナー（３Ｄ）

（ホットノズル、マニホールド等）

ホットランナーシステムの加熱を再現

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ヒーター（３D）プロパティについて

ヒーター制御は温度、熱量 (または熱流束）によって設定実際の⾦型に最も⼀致したオプションを選択

詳細は以下URLのヘルプを参照http://help.autodesk.com/view/MFIA/2015/JPN/?guid=GUID-D9749474-C5B3-4FB1-BBA4-BBC9F5983C7B

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ホットランナー（３D）プロパティについて

「ヒーター要素の使用」を選択（「自動」でもヒーター要素が検出されれば「ヒーター要素の使用」が適用）

ランナー内部の樹脂をヒーター要素の温度と仮定

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�「⾦型サーフェスウィザード」から３Ｄ⾦型メッシュを作成した場合

⾦型インサート（３D）の断熱層について

� 解析モデル上は隙間がない

� 外部の⾦型インサート（３Ｄ）で断熱性を考慮した熱伝達係数を設定する必要がある


20

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熱伝達係数参考値


http://help.autodesk.com/view/MFIA/2015/JPN/?url=http://help.autodesk.com/cloudhelp/2015/JPN/MoldflowInsight/files/GUID-7757570F-68DF-4BEF-95D2-0AA49D56C48B.htm

以下URLのヘルプから抜粋

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� ⾦型のＣＡＤモデルから３Ｄ⾦型メッシュを作成した場合

� ＣＡＤモデル上の隙間（エアーギャップ）もモデル上は再現される

� ただし、完全に空気断熱されている（お互いの表面での熱のやり取りが皆無）と仮定されている


⾦型インサート（３D）の断熱層について

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解析結果ホットランナーのフルモデルを使用したFEM冷却解析

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� 本日のQ＆A


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ダイナミックフィード（Dynamic Feed）とは？

番外編：ダイナミックフィード

� ダイナミックフィードは1993年にスタンフォード大学で発明された比較的新しい技術

� ダイナミックフィードシステムは、⾦型内の各ゲート個別で、リアルタイムにクローズド（閉）ループのプロセス制御を⾏うホットランナーシステム

Moldflowではこのテクノロジーをシミュレート可能※ただしMidplane, DulaDomainのみ対応

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バルブゲート

圧⼒センサー

ダイナミックフィード（Dynamic Feed）の動き

設定値

実際

圧⼒

時間信号

リアルタイム

バルブピンで流量調整

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事前にゲート個別の適切な圧⼒プロファイルを求める必要がある

つまり・・・


ダイナミックフィード（Dynamic Feed）の動き

事前のＣＥＡシミュレーションありきのシステム

設定値

実際

圧⼒

時間

ゲート１コントローラー

設定値

実際

圧⼒

時間

ゲート2 コントローラー各ゲートで個別コントロール

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ダイナミックフィード（Dynamic Feed）解析の流れ

個別の圧⼒プロファイルの取得開始

例）体積の違う多数個取り

Dynamic Feedの設定

� Dynamic Feed のゲートではなくバルブゲートを作成� 各キャビティごとに他のバルブを閉じて解析を実⾏

� それぞれのキャビティで最適化� 初期の圧⼒設定を得るために、制御位置での圧⼒のXYプロットを使用する

Dynamic Feedの解析実⾏

次ページで詳細

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※最大32点制御の解析が可能

ホットゲート制御位置プロパティ

ダイナミックフィード（Dynamic Feed）の設定 1/2


ホットゲート要素

同じノード位置に射出コーンも配置

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ダイナミックフィード（Dynamic Feed）の設定 2/2


コントローラーの圧⼒プロファイルの設定

Ｖ/Ｐ切り替えの設定や充填制御の設定は不要

各ゲート個別に圧⼒プロファイルを設定

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ダイナミックフィード（Dynamic Feed）の結果


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� 本日のQ＆A


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第5回Live Help PDFtech-autodesk-jp-files.s3.amazonaws.com/file/Live_Help5.pdf© 2014 Autodesk ホットランナーを用いた解析について ホットランナーシステムの基礎情報

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