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複雑水管経路設計法と金型温度制御による射出成形プロセスパラメータの多目的最適設計

研究課題

研究課題/領域番号 17K06114
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関金沢大学

研究代表者

北山 哲士  金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (90339698)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード最適設計 / プラスチック射出成形 / 多目的最適化 / 逐次近似最適化 / CAE / 機械学習 / 射出成形
研究成果の概要

本研究では,プラスチック射出成形における代表的な成形不良である反りとウェルドラインを抑制しつつ,同時にサイクルタイムを改善するため,プロセスパラメータの多目的最適設計を行った.反りの抑制には可変圧力プロファイルを用い,ウェルドラインに抑制は可変射出速度プロファイルによる成形法が有効であることをシミュレーションと実験により実証した.また,複雑水管を用いれば部品を一様に加熱・冷却でき,サイクルタイムも飛躍的に改善できることも明らかとなった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

機械学習を活用した最適設計法を用いて,射出成形におけるいくつかの課題を解決できた.特に,プロセスパラメータの最適値の決定は試行錯誤的に行われていたものを,最適化技術を用いて決定できるようになったことの意義は大きく,可変圧力プロファイルのよる成形法や可変射出速度プロファイルによる成形法が成形不良に効果的であることがわかり,また検証実験を行うことができ,実用性ある方法であることを示すことができた.一連の研究では,複雑水管と直線水管を同時に用いており,複雑水管を用いれば部品を一様に加熱・冷却できることがシミュレーションを通じて明らかとなり,今後の研究指針を得ることができた.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Simultaneous optimization of variable injection velocity profile and process parameters in plastic injection molding for minimizing weldline and cycle time2020

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, S., Kitayama, S., Takano, M., Kubo, Y., Aiba, S.
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 14 ページ: 1-10

    • NAID

      130007823084

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimization of mold temperature profile and process parameters for weld line reduction and short cycle time in rapid heat cycle molding2019

    • 著者名/発表者名
      Kitayama, S., Ishizuki, R., Takano, M., Kubo, Y., Aiba, S.
    • 雑誌名

      International Journal of Advanced Manufacturing Technology

      巻: 103 号: 5-8 ページ: 1735-1744

    • DOI

      10.1007/s00170-019-03685-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical optimization of process parameters in plastic injection molding for minimizing weldlines and clamping force using conformal cooling channel2018

    • 著者名/発表者名
      Kitayama, S., Tamada, K., Takano, M., Aiba, S.
    • 雑誌名

      Journal of Manufacturing Processes

      巻: 32 ページ: 782-790

    • DOI

      10.1016/j.jmapro.2018.04.007

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical and experimental investigation of process parameters optimization in plastic injection molding using multi-criteria decision making2018

    • 著者名/発表者名
      Kitayama, S., Yamazaki, Y., Takano, M., Aiba, S.
    • 雑誌名

      Simulation Modelling Practice and Theory

      巻: 85 ページ: 95-105

    • DOI

      10.1016/j.simpat.2018.04.004

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 三次元水管を用いたプラスチック射出成形における反りとサイクルタイムの多目的最適化2018

    • 著者名/発表者名
      山崎祐亮, 北山哲士, 高野昌宏, 合葉修司
    • 雑誌名

      設計工学

      巻: 53 号: 11 ページ: 819-828

    • DOI

      10.14953/jjsde.2017.2784

    • NAID

      130007505976

    • ISSN
      0919-2948, 2188-9023
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラスチック射出成形における可変圧力プロファイルとプロセスパラメータの多目的最適設計2017

    • 著者名/発表者名
      横山 眞樹, 北山 哲士, 高野 昌宏, 合葉 修司
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 号: 850 ページ: 17-00067-17-00067

    • DOI

      10.1299/transjsme.17-00067

    • NAID

      130006943400

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラスチック射出成形におけるウェルドライン温度と型締力の同時最適設計2017

    • 著者名/発表者名
      玉田 可南子, 北山 哲士, 高野 昌宏, 合葉 修司
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 号: 852 ページ: 17-00209-17-00209

    • DOI

      10.1299/transjsme.17-00209

    • NAID

      130006004043

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-objective optimization of variable packing pressure profile and process parameters in plastic injection molding for minimizing warpage and cycle time2017

    • 著者名/発表者名
      Kitayama, S., Yokoyama, M., Takano, M., Aiba, S.
    • 雑誌名

      International Journal of Advanced Manufacturing Technology

      巻: 92 号: 9-12 ページ: 3991-3999

    • DOI

      10.1007/s00170-017-0456-1

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Optimization of mold temperature profile and process parameters for minimizing weldline and cycle time in rapid heating cycle molding2019

    • 著者名/発表者名
      Ishizuki, R., Kitayama, S., Takano, M., Kubo, Y., Aiba, S.
    • 学会等名
      8th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization of variable injection velocity for weldline reduction in plastic injection molding2019

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, S., Kitayama, S., Takano, M., Kubo, Y., Aiba, S.
    • 学会等名
      8th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習を活用した最適設計法とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      北山哲士
    • 学会等名
      第328回塑性加工シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Determination of optimal variable pressure profile and process parameters in plastic injection molding2017

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, M., Kitayama, S., Takano, M., Aiba, S.
    • 学会等名
      The 36th JSST Annual Conference International Conference on Simulation Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous optimization of process parameters in plastic injection molding for weldlines and clamping force minimization2017

    • 著者名/発表者名
      Tamada, K., Kitayama, S., Takano, M., Aiba, S.
    • 学会等名
      The 36th JSST Annual Conference International Conference on Simulation Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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