2022 Fiscal Year Annual Research 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伊藤 誠 金沢大学, 機械工学系, 助教 (30845160) [Withdrawn]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 / 機械学習 / プラスチック射出成形 / 多目的最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラスチック射出成形品の品質と生産性を劇的に改善するためには，金型内の水管経路設計の抜本的な見直しと，革新的射出成形法の研究開発が必要である．プラスチック部品の代表的な品質不良であるウェルドラインの抑制と生産性向上を目的とし，型温加熱冷却成形（RHCM）の金型温度プロファイルとプロセスパラメータの最適条件を，シミュレーションと機械学習を活用した最適設計法によって決定した．射出時間が短いとウェルドラインが短くなることとRHCMの特性に着目し，金型温度と射出時間を取り入れた目的関数を新たに考案し，さらに生産性向上を目的としてサイクルタイムも同時に考えた．射出時間が短すぎると，溶融樹脂がキャビティに充填しないショートショットが発生することが判明したため，ショートショットを定量的に扱い，制約条件とした．今年度は，ウェルドラインができる部分が事前に判明していたので，金型全体を加熱する内部加熱冷却方式よりも，ウェルドラインの発生位置付近を局所的に加熱する外部加熱冷却方式を用いるほうが，サイクルタイムの短縮が期待できると考え，ウェルドラインが発生する部分を局所的に加熱して，溶融樹脂の流動性を高めてウェルドラインを抑えることができるヒーター加熱式RHCMを提案した．シミュレーションの結果，ヒーター加熱式RHCMを用いれば，ウェルドラインは完全に消すことができることが判明した．シミュレーション結果の妥当性を検証するため，ヒーターを取り付けた金型を製作し，射出成形機による実験も行った．検証実験の結果，シミュレーションとほぼ同様の結果を得ることができ，本研究の妥当性を確認した．
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[Journal Article] Multi-objective process parameters optimization in rapid heat cycle molding incorporating variable packing pressure profile for improving weldline, clamping force, and cycle time2022
Author(s)
Kitayama, S., Tsurita, S., Takano, M., Yamazaki, Y., Kubo, Y., Aiba, S.
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Journal Title
International Journal of Advanced Manufacturing Technology
Volume: 120
Pages: 3669-3681
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Numerical optimization of multistage packing pressure profile in plastic injection molding and experimental validation2022
Author(s)
Kitayama, S., Matsubayashi, A., Takano, M., Yamazaki, Y., Kubo, Y., Aiba, S.
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Journal Title
Polymers Advavnced Technologies
Volume: 33
Pages: 3002-3012
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Optimization of multi-stage packing pressure profile in plastic injection molding2022
Author(s)
Kitayama, S., Matsubayashi, A., Takano, M., Yamazaki, Y., Kubo, Y., Aiba, S.
Organizer
Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Multi-objective optimization for minimizing weldline and cycle time using rapid heating cycle molding with heater system2022
Author(s)
Tsurita, S., Kitayama, S., Takano, M., Yamazaki, Y., Kubo, Y., Aiba, S.
Organizer
8th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics
Int'l Joint Research
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