次世代金属射出成形プロセスのための粉粒体モデリング

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05452290
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 相澤 龍彦 東京大学, 工学部, 助教授 (10134660)
• 研究分担者: 中川 知和 神戸製鋼所, 機械研究所, 主任研究員 ; 立澤 清彦 東京大学, 工学部, 助手 (70013729)
• キーワード: 金属射出成形 / バインダー / 金属粉末 / 粉粒体モデル / 3次元 / Non-Neutonian / ゲート設計

研究概要

本研究に関しては、本年度が最終年度であり、昨年度の成果をふまえ、金属射出プロセス設計を、本研究で開発した粉粒体モデリングに基づいて実行できることを示した。2年間の成果として開発研究した粉粒体モデリングシミュレータGRANDEの機能を以下に示す。
(1)粉末-高分子バインダー混合体の物理モデル 通常の連続体力学に基礎をおく解析法あるいはシミュレータと比較して、粉末特性および高分子バインダーの弾粘性特性を直接考慮し、局所的な粉末のかたより(偏折)・見かけ粘度分布の変化など、混合体の物性値の予測が可能である。
(2)ゲート部・チャネル部の3次元流動解析 連続体力学に基づくモデル、例えば有限差分法による流動解析では、3次元解析においても、充填までの混合体流動パターンのみであるが、本方法においては、粒子の凝集・移動・分離現象の記述と、それら素過程によるマクロな流動変化を記述することができる。
(3)金型冷却・加熱課程との速成解析 金型温度の制御は、混合体の流動を大きく左右する。3次元粉粒体解析を、温度との速成を考慮して実行することにより、チャネルの閉塞現象、高分子バインダーによる流動変化を直接推定できる。
本研究では、上記の特徴を有する粉粒体モデリングをさらに拡張し、実用設計に利用できる平均化粉粒体モデルの開発を急いでいる。これにより、これまでの連続体手法あるいはプラスチック射出成形解析に代わる、新手法・物理モデルを提示し、次世代の金属射出成形に向けた工学的基盤を築くことができるものと考えている。

研究成果

• [文献書誌] T.Iwai,T.Aizawa,J.Kihara: "Thermal and Mechanical Conpling in Granular Modeling for Metal Injection Molding" J.Materials Processing. 42. 175-185 (1994)
• [文献書誌] T.Iwai,T.Aizawa,J.Kihara: "Granular Modeling for Dense Powder-Binder Compound Flow in Metal Injection Molding" J.Faculty of Engineering The University of Tokyo. XLII. 317-347 (1994)
• [文献書誌] T.Iwai,T.Aizawa,J.Kihara: "Three Dimensional Granular Modeling for Metal Injection Molding" Proc.Powder Metallurgy World Congress PM94. 3. 1097-1100 (1994)
• [文献書誌] S.Tamura,T.Mitsuno,T.Aizawa: "Powder Pressing Design Analysis by the Granular Model Simulation" Proc.Powder Metallurgy World Congress PM94. 2. 753-756 (1994)
• [文献書誌] 相澤龍彦: "金属粉の圧縮成形" 第2回新粉末冶金入門講座 粉体粉末冶金協会. 11-22 (1994)
• [文献書誌] T.Aizawa: "Granular Modeling for Computer Aided Design of Colloidal Processing" American Ceramic Society. (1995)