射出成形過程の可視化によるプラスチック成形品の残留応力発生メカニズムとソリ変形予測技術

プラスチック射出成形品は、今後の軽量化を推進する上で金属の重要な代替品として期待されている。しかしながら、プラスチック材料は金属材料と比較して、寸法精度が得られにくいという欠点もある。さらに結晶性樹脂を用いた場合や、強化材として繊維を含有させた場合は、より顕著となる。 　ここでは射出成形過程の可視化を通して、この流動→固化の現象を定量化し、残留応力発生のメカニズムを考察する。さらにその考察をもとに、板厚方向を多層とした数値解析技術により、その変形量の予測に関しての新たな概念を提案する。なお、時間が許す限り、射出成形過程の色々な可視化映像も披露し、ソリ変形だけではなく、様々な成形不良現象の発生メカニズムを紹介する。

1. はじめに
2. 射出成形CAE解析とは
   1. 射出成形CAEの現状
      1. 流動解析
      2. 流動解析と伝熱解析
      3. ソリ変形解析
3. 射出成形品のソリ発生要因
   1. ソリ発生要因
      1. 熱要因
      2. 流動要因
      3. ソリ解析精度低下要因
   2. 解析精度向上のために
      1. 成形品の物性測定 (熱ひずみ測定)
      2. 線膨張係数の算出
      3. 線膨張係数の予測方法
      4. 成形品の物性測定 (分子配向度)
      5. 線膨張係数と分子配向度
      6. 線膨張係数の異方性と分子配向度
   3. 残留応力計算演習
4. 金型内可視化実験
   1. 実験装置概要
      1. 可視化原理
      2. 可視化金型構造
      3. PIV法
   2. 可視化実験
      1. 板厚方向可視化観察結果
      2. 可視化観察からの知見
   3. 可視化実験と流速分布
      1. 流速分布とせん断力
      2. せん断ひずみエネルギーの算出方法
5. ソリ解析精度向上への取り組み
   1. 分子配向度と線膨張係数比
      1. 線膨張係数の定義
      2. 解析モデルと解析結果の評価
   2. 固化層の成長と流動解析
      1. 固化層の成長測定結果
      2. 固化層成長を考慮した流動解析
6. ガラス繊維含有品のソリ変形挙動
   1. リブ付平板でのソリ変形挙動
      1. 繊維有無によるソリ変形の差異実験と結果
   2. ガラス繊維の配向測定
      1. X線CTと画像処理技術を駆使した配向測定
7. いろいろな可視化画像の紹介
   1. ゲート部の樹脂流れ
   2. ウェルド部の樹脂流れ
   3. シボ部の樹脂流れ
   4. 金型界面の樹脂挙動
   5. インサート品の樹脂流れ
   6. 流動中のガラス繊維配向観察
   7. 発泡成形における気泡成長
8. まとめ