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2018 年度 実施状況報告書

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
研究機関金沢大学

研究代表者

北山 哲士  金沢大学, 機械工学系, 教授 (90339698)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード最適設計 / 多目的最適化 / CAE / プラスチック射出成形 / 機械学習
研究実績の概要

プラスチック射出成形における品質と生産性の向上を達成するため,シミュレーションと最適化技術を用いたプロセスパラメータの多目的最適設計を行い,またシミュレーション結果を基に検証実験を行った.具体的には,前年度に考察をしたウェルドライン削減に関し,ウェルドライン温度を最大化することでウェルドライン削減を狙い,プロセスパラメータの最適値を決定し,検証実験を行った.特に,ウェルドラインと型締力の間にトレードオフ関係があることはシミュレーションによって明らかとなったが,検証実験を行うまでは一般的にそのような関係はないと考えられていた.検証実験の結果,定性的ではあるが,ウェルドラインと型締力の間にはトレードオフの関係があることがわかり,本研究で提案した方法の有効性の一端を明らかにすることができた.また,反り・サイクルタイム・型締力の多目的最適設計を行った.特に,3目的以上の多目的環境下におけるトレードオフ分析法を研究開発し,設計者の満足を定量的に把握しながら最適満足解を得る方法を研究開発した.シミュレーションによる結果を用いて,検証実験を行った.この多目的最適設計では,保圧力を変化させる可変圧力プロファイルを用い,さらに三次元水管を用いることで,サイクルタイムや反りを劇的に改善できることを示すことができ,本研究の有効性を定量的に評価することができた.三次元水管を用いることで一様冷却が可能であり,サイクルタイムのみならず,そりやウェルドラインの抑制といった品質向上にも役立つことが明らかとなった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

3目的以上の多目的環境下におけるトレードオフ分析法を開発し,そのツール化もできた.また,三次元水管経路の設計指針が明らかになりつつあり,それを用いることで冷却性能のみならずウェルドラインやそりといった製品不良も大幅に改善できることがシミュレーションのみならず,検証実験結果からも明らかになっている.シミュレーションと最適化技術によるプロセスパラメータの多目的最適設計を実施し,シミュレーションにとどまることなく,検証実験もできている.これらの研究成果を総合的に判断すると,本研究はおおむね順調に進捗していると判断できる.

今後の研究の推進方策

本研究の最終年度の取り組みとして,金型温度制御を取り入れた品質と生産性の多目的最適化が挙げられる.金型温度制御に加え,さらにプロセスパラメータも品質と生産性には大きく影響するため,これらを総合的に考えた多目的最適設計問題を構築し,シミュレーションにより金型温度制御の影響や有効性を検証していく予定である.また,シミュレーションにとどまることなく,検証実験を行うことで,本研究で取り組んだ内容の妥当性を総合的に検証していく予定である.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [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

      https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.04.007

    • 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

      https://doi.org/10.1016/j.simpat.2018.04.004

    • 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: 51-11 ページ: 819-828

    • DOI

      10.14953/jjsde.2017.2784

    • 査読あり
  • [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
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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