熱可塑性樹脂解析
拡張モジュール
3D TIMON®では、5種類の標準モジュールに加えて、さまざまな拡張モジュールを解析用途に応じて追加できます。以下、各モジュール（ソルバー）の概要をご紹介します。
3D TIMON®の概要・メリット、各モジュールの機能を紹介する
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追加Pre/Post3D TIMON® - Pre/Post
3D TIMON® - Pre/Postは、解析モデルの作成から条件設定、解析結果の表示までを行えるモジュールです。
３次元CADから出力されたSTLモデルをベースに、ロバスト性の高いボクセルメッシャーを使用することで、手間のかかる修復作業をなくし、すばやいメッシュ分割を可能とします。また、オプションの3D TIMON® - TetMESHを使用することでテトラメッシュも作成できます。
このほか、他のソフトで作成された解析モデル（UNV、NASTRANバルクデータ）の読み込みにも対応しています。ソリッド要素、シェル要素の混在した形状も使用可能です。
メリット
- ロバスト性の高いボクセルメッシャー、形状追従性の高いテトラメッシャーで、経験に関係なく、簡単にメッシュを作成
- 大規模モデルでも軽快な画面表示を実現
特徴
- メモリ使用量が少なく、3次元CAD用相当のPCで軽快に動作
- Pre/Postとソルバーが一体となったシステムのため、シームレスな解析業務が実現
- Post相当の無償ビューワーにより、複数のPCで同時に結果表示することが可能
インサート解析ソルバー3D TIMON® - INSERT
3D TIMON® - INSERTは、インサート製品におけるそり変形の発生を予測するソルバーです。樹脂流動によるインサート物の変形予測のほか、樹脂とインサートが一体となった状態での収縮・そり変形予測も行えます。
また、樹脂とインサート物の両方について一括で自動メッシュ生成できるなど、解析用モデルの作成も簡単。Nastran、ABAQUS、ANSYSフォーマットへのデータ出力も可能です。
インサート成形品のそり変形予測
メリット
- 経験・勘による予測が難しいインサート成形における不良現象を事前に予測し、開発期間を短縮
- 簡単にモデル作成ができるため、短期間で多くのケーススタディを実施し、最適の形状・条件を探索
特徴
- 樹脂とインサート物の界面のメッシュを意識せずに簡単にモデル作成が可能
- 樹脂の収縮とインサート物の剛性を考慮した高精度のそり変形解析
- インサート物の大変形解析も可能
多色成形解析ソルバー
（3D TIMON® - INSERTの機能含）3D TIMON® - MultiMold
3D TIMON® - MultiMoldは、多色成形品における材料間の温度連成を行い、さまざまな問題点を予測します。 主に以下の解析が可能です。
- 1次成形品と2次成形品との温度連成解析
- 2次成形時の樹脂流動による1次成形品の変形予測
- 2次成形品と1次成形品一体状態での収縮・そり変形予測
2色成形製品（1次成形品と2次成形品）に対して一括で自動メッシュ生成できるなど、解析モデルの作成も簡単です。
注：本品には3D TIMON® - INSERTの機能が含まれます。
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2色成形製品の解析モデルを一括作成
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1次品の溶け出し予測結果（赤枠内が溶け出し箇所）
メリット
- 経験・勘による予測が難しい多色成形品における不良現象を事前に予測。開発期間の短縮を実現
- 温度連成解析により、1次成形品の溶け出しや接着強度の不足など、多色成形に特有の課題を予測。設計工程での対策を可能に
特徴
- １次成形品の収縮ひずみや異方性を考慮した高精度なそり変形解析
- 2次成形時の１次成形品の溶け出し予測機能
- フィルムインサート成形にも適用可能
3D TIMON®用テトラメッシャー3D TIMON® - TetMESH
3D TIMON® - TetMESHは、形状再現性の高いテトラメッシュを簡単に作成することができる3D TIMON®専用のメッシャーオプションです。
メッシュの分割条件は、TetMESHが製品形状から推奨値を導き出すため、誰でも迷わず作成することができます。
TetMESHで作成したモデルと3D TIMON独自のLight3Dソルバーの組み合わせによって、大型製品でも短時間での計算が可能になります。
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ワンパネルで簡単に設定
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中間ファイル
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メッシュモデル
メリット
- 要素エッジ長を設定するだけで簡単にメッシュ分割を実行
- Light3D計算手法に最適なメッシュ分割が可能
特徴
- 薄物大型部品向けのメッシャーに最適
- テトラメッシュを採用することで、ボクセルメッシュに比べ形状再現性を大幅に向上
- シェルモデル（2Dモデル）以上の計算精度を実現
- STL自動ヒーリング機能付き
光学素子成形解析ソルバー3D TIMON® - OPTICS
透明樹脂を射出成形したとき、成形品に発生しやすい複屈折現象。これは、流動中の分子配向や熱収縮によって発生した応力が、成形品内に凍結・残留するために起こる現象であり、成形品の光学性能に影響します。
3D TIMON® - OPTICSは、入力された条件に応じて、こうした複屈折現象の発生を予測するソルバーです。ゲート形状、ゲート位置、成形条件、形状などを調整しながら、複屈折低減に向けた対策を検討することができます。
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複屈折
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リタデーション
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偏光表示
メリット
- 流動や蓄熱、形状が原因で生じる応力由来の複屈折を予測し、原因を解析
- 蓄熱、形状が原因で生じる応力由来の複屈折を予測し、原因を解析
特徴
- ゲート形状、位置、ゲート通過時の流速などの条件を調整しながらの流動予測
- 成形品の形状、冷却時間、保圧条件、金型温度などの条件を調整しながらの蓄熱予測
- 複屈折をユーザーの指定方向に対して積分することによって得られるリタデーション結果を表示でき、実測と比較することが可能
- 偏光板（一方向のみの光だけを通す板）越しの見え方を再現する「偏光表示」が可能
結晶性非強化樹脂用解析ソルバー3D TIMON® - AWARP
3D TIMON® - AWARPは、タルク入り結晶性樹脂などの結晶性非強化樹脂材について、そり解析の精度向上を支援するソフトウェアです。主に以下の解析機能を有しています。
- 非強化材における収縮異方性の高精度予測
- 非強化材におけるL字倒れの高精度予測
タルク入り結晶性樹脂などを用いた成形品で、流れ方向（MD）と流れに直行する方向（TD）で収縮率の違いが生じるものについて、収縮異方性を高精度に解析することができます。なかでも大型射出成形品については、こうした収縮差を考慮することで、収縮そり解析の高精度化が実現します。
＜活用例＞解析パラメータのフィッティング
右図は、 3D TIMON® - AWARPを用いて、タルク含有PP材のMD・TDそれぞれにおける収縮率（平板収縮）の実測値・解析値を比較したものです。肉厚違い、圧力違いの各数値が、実測と解析で高精度に一致しています。
実測値と解析値の間に開きがあるときは、このデータをもとにパラメータフィッティングを行うことで、解析精度を向上できます。
基本8条件による平板収縮率（タルク含有ＰＰ材）
メリット
- 収縮の絶対値予測が難しいタルク入り結晶性樹脂などの異方性収縮を生じる材料でも、収縮・そりを予測。そり対策検討を可能に
- 樹脂ごとに平板収縮率、L字形状の倒れ量を測定したデータを蓄積。これを元にした解析で、高い解析精度を実現
特徴
- 実測収縮率より異方性パラメータを算出し、収縮異方性を解析
- 実機L字テストピースから算出されたL字倒れ量からパラメータを算出し、そり解析することが可能
※算出にあたっては、成形条件、肉厚違いも考慮します。
超薄肉成形解析ソルバー3D TIMON® - SuperThin
3D TIMON® - SuperThinは、液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer：以下LCP）を使用した射出成形時のそり変形を予測するソルバーです。他の熱可塑性樹脂とは異なるLCPの流動時の特徴を再現し、高精度な予測を可能とします。
例えば、LCPは標準的な熱可塑性樹脂よりも流動性がよく、50μm以下の非常に肉厚が薄い箇所にも流れ込む一方、厚肉部・薄肉部への流入量の差はより顕著に現れます。また、標準的な熱可塑性樹脂が紐状の分子鎖構造を持つのに対して、LCPは剛直な棒状の分子構造を有しています。このため射出成形時の流動方向に対して配向し、金型から取り出した後に強い異方性収縮を伴って変形が発生します。
こうした特徴を踏まえた解析により、ウェルドラインの発生位置などを正確に予測することが可能です。
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コネクタ製品での充填パターン
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コネクタ製品での充填パターン
メリット
- LCP樹脂特有の流動を解析し、ウェルドラインの発生位置や最終充填位置を予測
- 微小な変形でも大きな問題となる精密部品でも高精度な変形予測を実現し、開発期間を短縮
特徴
- LCP樹脂の流動・変形を解析することに特化した専用ソルバー
- 3D TIMON® - StructVE®との連携により、リフロー工程における熱変形の発生予測も可能
圧縮成形解析ソルバー3D TIMON® - PRESS
3D TIMON® - PRESSは、射出圧縮成形における金型挙動を再現し、樹脂の流動状況からそり変形の発生状況まで高精度に予測するソルバーです。メッシュモデル自体を変形させながら状況をシミュレートすることも可能です。
メリット
- 射出圧縮成形による型締め力の低減効果を確認。成形機のダウンサイジングを実現
- 射出圧縮と保圧圧縮の連成解析が可能。低ひずみ・低そり効果の検証にも活用
特徴
- 金型移動によるキャビティ形状の変化を再現。
ソリッドモデル（3Dモデル）の場合はメッシュモーフィング、シェルモデル（2Dモデル）の場合はメッシュプロパティによります。
- 射出圧縮から保圧圧縮への連成解析が可能
粘弾性熱変形解析ソルバー3D TIMON® - StructVE®
3D TIMON® - StructVE®は、樹脂材料の粘弾性物性を考慮した熱変形構造解析ソルバーです。
「粘弾性体」である樹脂材料は金型内で金型に拘束されると、緩和が発生し、変形が抑制される特徴があります。また、アニール、リフローなどの加熱を伴う二次工程や、ヒートサイクル試験・サーマルショック（冷熱衝撃）試験などで、残留応力が解放され、変形や割れが発生する場合があります。
3D TIMON® - StructVE®は、こうした粘弾性体の特徴をそのまま解析手法に反映させ、そり変形の解析精度を飛躍的に向上しました。粘弾性解析条件を設定するだけで、これまでの汎用構造解析ソルバーなどでは困難であった正確な構造解析を行うことが可能です。また、アニール、リフロー、サーマルショック試験など、成形の後工程のシミュレーションにも適用することができます。
ヒートサイクル解析による割れ発生位置の予測
メリット
- そり解析の精度向上により、金型修正回数を削減
- 成形時のトライアンドエラーによる労働コストを削減
- リフロー時のはんだ剥がれを低減
- ヒートサイクル試験をシミュレーションで代替し、エネルギーコストをカット
特徴
- 型内緩和現象の予測に基づき、そり解析精度を向上
- アニール・リフロー工程での残留応力・そり変形に関する予測が可能
- サーマルショック試験による割れ予測が可能
強度（材料非線形物性）予測機能3D TIMON® - nStruct®
繊維強化樹脂では、繊維の配向方向により剛性や強度が大きく変わります。3D TIMON® - nStruct®は、線形物性に加えて降伏後の非線形物性を考慮し、成形品の最弱部を予測できるソフトウェアです。
非線形の物性パラメータ※と3D TIMON®の繊維配向解析結果を用いて、解析モデル各要素の繊維配向（配向方向、配向度）に応じた非線形物性（線形限界、非弾性挙動、破断点）を予測します。また、3D TIMON®構造解析トランスレータとの併用により、異方性かつ非線形の物性を考慮した構造解析ソルバー用の入力ファイルを作成できます。これを用いた構造解析結果を読み込むことで、繊維配向を考慮した安全率（材料強度／発生応力）を評価する事が可能です。
事前に材料のSSカーブ取得とそれに基づくパラメータ設定が必要です。
メリット
- 非線形物性を考慮した破断強度から安全率を算出。限界設計を実現でき、部品の軽量化が可能に
特徴
- 切り出しダンベルの引張試験から破断までの方向別物性取得し、解析で使用する局所物性予測
- 非線形物性を使用することによる構造解析精度向上
- 構造解析結果から線形限界、限界強度などとの安全率の算出
構造解析TRANSLATOR
3D TIMON®の流動解析から求めた物性値を汎用構造解析の入力ファイルに出力するソフトウェアです。これにより、樹脂の異方性物性を加味して、精度よく構造解析を行うことができます。
汎用構造解析の入力ファイルを自動で出力するので、構造解析初心者でも、簡単に異方性物性値を使用した解析が可能です。
衝撃解析との連成事例
主ひずみ（最大変形時）
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異方性物性データなし
（非強化材料） -
異方性物性を考慮
（ガラス繊維強化材料）
ミーゼズ応力（最大変形時）の解析
-
異方性物性データなし
（非強化材料） -
異方性物性を考慮
（ガラス繊維強化材料）
メリット
- 成形工程を考慮した強度解析を実施することができます（ガラス繊維の配向を考慮）。
- 射出圧力によるバリの発生状況を評価することができます。
特徴
- 3D TIMON®で解析した異方性物性値を、各種構造解析ソフトのインプットファイル形式で簡単に出力
- 3D TIMON®の解析結果を、構造解析用のメッシュに簡単にマッピング
- 3D TIMON® ? nStruct®と組み合わせることで、異方性かつ非線形の物性を考慮した、構造解析用の入力ファイルを作成
金型加熱冷却連成解析3D TIMON® - Heat&Cool
3D TIMON® - Heat&Coolは、成形品の外観品質を大幅に改善するヒートアンドクール成形に対応したモジュールです。
ヒートアンドクール成形では、充填中は金型表面温度を高温に保つことでウェルドラインやフローマークなどの外観不良の発生を防ぎ、充填後は急冷することで、サイクルタイムの増加を抑えます。この金型冷却条件の切り替えによる金型表面温度の変化をシミュレートすることで、充填時のフローフロント温度や肉厚内部の温度変化を正確に予測し、適切な冷却条件を設定することができます。
温調管と金型表面の温度変化を予測
メリット
- ウェルドライン、フローマークなど外観不良を解消
- 薄肉流動性を改善
- サイクルタイムの短縮によりコストダウンを実現
- 最適な冷却温度制御を実現
特徴
- 3D TIMON® - MCOOLと連動し、非定常に変化する冷却条件に対する金型温度分布の変動をシミュレート
- 冷却水温度の切り替え時間、流量の変化を自在に設定でき、最適な制御条件を探索することが可能
最適化ソルバー
（3D TIMON®用インターフェース含）AMDESS for 3D TIMON®
株式会社くいんと社のパラメータ最適化支援ソフトウェア「AMDESS」に3D TIMON®専用のインターフェースを組み合わせたパラメトリック最適化オプションです。そり変形の低減や型締め力の最小化にとどまらず、さまざまな目的に応じて設計者に改善案を提示し、感度など有用な情報を示します。例えば、外観不良を防止するための最適なゲート位置を自動で探索することも可能です。
専用インターフェースを用いているため、従来型の最適化ソフトウェアと違い、プログラムの知識や専用ファイルの書き換えといった煩雑な作業が必要ありません。また、3D TIMON®のLight3D技術を使用することで、計算の高速化を実現しています。
目的を達成するためのゲート位置を自動で探索します
メリット
- 導入後、すぐに運用可能
- 外観不良を防止するゲート位置を迅速に検討
- そり変形を低減させる製品肉厚を簡単に導出
特徴
- 最適化エンジンのAMDESSと専用インターフェースをセットでご提供
- システムが自動でゲート位置を変更し、繰り返し解析を実行
- 製品部のメッシュを自動で変更するためCADモデルの修正は不要
多目的最適化機能AMDESS for 3D TIMON®
アドバンストオプション
「AMDESS for 3D TIMON®」の拡張オプションです。通常版では一対一での選択となる「目的」と「設計変更対象」を、複数組合せて選択することが可能になります。また、目的に「圧力」、変更対象に「バルブゲートの開閉タイミング」を追加しています。
通常、バルブゲートなどコントロールできる範囲が大きい要素の解析では、技術者の作業量も膨大になります。AMDESS for 3D TIMON®アドバンストオプションを活用することで、制約条件を設けての解析を簡単に行えます。例えば、「そり低減」「ウェルド位置制御」を目的に設定し、最適な「ゲート位置」「バルブ開閉タイミング」「形状（肉厚）」を一括で導き出すことも可能です。
複数の目的、変更対象を選択できます
メリット
- 複数の問題点を同時に解決
- 複雑なバルブゲート関連のシミュレーションを自動でコントロール
- 試行錯誤での設定作業をなくし、技術者の作業工数を低減
- 技術者の解析スキルを平準化
特徴
- 最適化の知識がなくとも、誰でも簡単に運用可能
- 3D TIMON®のLight3D技術を活用し、高速計算を実現
3D TIMON®の概要・メリット、各モジュールの機能を紹介する
製品資料をダウンロードいただけます。
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- 標準モジュール
- 3D TIMON®の基本的な5つのモジュールについてはこちら
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- 拡張モジュール
- 3D TIMON®の各種拡張モジュールの機能や特徴についてはこちら
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- TMD（簡易版）
- 3次元CAE解析技術に基づく金型設計支援ツール「TMD」のご紹介
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