2021 Fiscal Year Research-status Report
三次元水管を用いたRHCMにおけるプロセスパラメータの多目的ロバスト最適設計
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20K04223
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
北山 哲士 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (90339698)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 誠 金沢大学, 機械工学系, 助教 (30845160) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 最適設計 / 多目的最適化 / プラスチック射出成形 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラスチック射出成形において品質と生産性の向上は常に求められる．二つ以上の溶融樹脂が合流してできるウェルドラインは，表面品質に影響を与えるため，その抑制が強く望まれている．ウェルドラインを抑制するプラスチック射出成形法の一つとして，型温加熱冷却成形（RHCM）があるが，金型温度の加熱冷却プロファイルは試行錯誤的に決められており，サイクルタイムが長く，生産性が悪い．本年度の取り組みとして，サイクルタイムを短くするために有効である可変保圧力プロファイルを用いて，ウェルドラインの抑制するような金型温度プロファイルを含むプロセスパラメータの最適化を行った．プロセスパラメータの最適化には機械学習を活用した最適設計法を用いた．また，金型内の冷却水管経路には，部品形状に沿うような三次元水管経路を用いた．シミュレーションによる最適化を行った結果，可変保圧力プロファイルを用いた場合，一定保持圧力を用いたときの結果と比較して，ウェルドラインの抑制も可能であり，また溶融樹脂の温度上昇を抑え，サイクルタイムを短縮するできることが明らかにした．さらに，はじめに高い保持圧力を作用させてキャビティ内圧を高くすることで，体積収縮率の抑制ができることも明らかとなった．最後に射出成形機で検証実験を行い，シミュレーションの結果の妥当性を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度製作した三次元冷却水管経路を用いて，可変保圧力プロファイルを取り入れたRHCMのプロセスパラメータの最適化に取り組んだ．シミュレーションの結果，ウェルドラインの抑制に加え，可変保圧力プロファイルによる射出成形法はサイクルタイムの改善にも役立つことがわかり，さらに体積収縮率の改善にも寄与することが明らかとなった．検証実験も行っており，おおむね順調に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在取り組んでいるRHCMは冷却水管経路内に流れる水温を制御してウェルドラインの抑制にとりくんでいる．水温制御の場合，冷却水の加熱に時間がかかるため，研究上の有効性は確認できるものの，実用レベルには到達していない．そこで今後は，ウェルドラインの発生する箇所を局所的かつ効率的に加熱するヒーター加熱を用いて，サイクルタイムとウェルドラインを同時に改善することが重要となる．また，ヒーター加熱によるRHCMでも，加熱・冷却温度のプロファイルと他のプロセスパラメータ（溶融温度，保圧時間，保持圧力など）は，品質と生産性に影響を与えるため，これらの最適化に取り組む予定である．
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[Presentation] Process parameters optimization for minimizing weldline and cycle time in rapid heat cycle molding using variable packing pressure profile2021
Author(s)
Tsurita, S., Kitayama, S., Takano, M., Yamazaki, Y., Kubo, Y., Aiba, S.
Organizer
International Conference on Design and Concurrent Engineering 2021 & Manufacturing Systems Conference 2021
Int'l Joint Research
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