Delta Groupは、冷却ファンブラケットの変形を改良するためにMoldex3D を利用しました。

 

顧客情報
delta

1871に設立されたDelta Groupはパワーマネジメントと冷却ソリューションにおける世界的なリーディングカンパニーです。悪化する気候変動に直面している現在、Delta Groupは、地球と我々の環境を保護することに専念しています。彼らは “Smarter, Greener, Together”という精神の元で、地球温暖化が人類に及ぼす影響を軽減するため、革新的な省エネルギー製品やソリューションを作り続けています。
(出典: http://www.deltaww.com ) 

概要

コンピュータが動いているとき、コンピュータ部品から熱が発生します。コンピュータの温度を下げるために、冷却モジュールが広く使用されています。 パワーマネジメントと冷却ソリューションの世界的なリーディングカンパニーであるDelta Groupは、革新的製品の開発のためにその専門技術を深めてきました。Deltaは設計検証と成形プロセス最適化のため、Moldex3D 射出成形シミュレーションソリューションを採用しました。Deltaは Moldex3Dを使い、冷却ファンブラケットの潜在的な成形欠陥を事前に検出し、さらに成形条件パラメータを最適化して製品品質を改良し、製造コスト削減に成功しました。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-1-jpFig. 1 コンピュータの冷却モジュールのファンブラケット

課題

  • 残留応力による深刻な製品変形
  • 平坦度要件2mmを満たさない 

ソリューション

Delta Group は Moldex3D eDesign を使って製品変形の根本原因をクイック診断し、製品設計変更のフィードバックを行いました。このようにして Deltaは変形を最小限にするように設計最適化を行うことができました。

メリット

  • 変形を3mm から 0.15mmに軽減
  • 欠陥率は 45% から 16%に減少
  • サイクル時間の短縮とコスト削減

ケーススタディ

冷却ファンブラケットの機能は、冷却コンポーネントの実装とサポートです。その平坦度は、組立て作業にとって極めて重要です。このケースでは、収縮が原因で冷却ファンブラケットの角が陥没し、要求される寸法スペックの0.2mm を満たすことができませんでした。よってここでも主要な目的は、寸法の安定性を改善することです。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-2-jpFig. 2 収縮により、冷却ファンブラケットの角が凹み、寸法公差を超えてしまいました
delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-3Fig. 3 製品変形は 0.3 mm.

製品品質を効率的に改良するため、Delta Groupの R&Dチームは Moldex3Dの流動解析、保圧解析、冷却解析モジュールを使い、元の設計の問題を明らかにしました。

Figure 4 は元の設計の流動解析結果です。構造上の問題により、製品強度に問題が生じています。充填完了時にコーナー部分が充填されるため、保圧が不十分です。これが製品収縮を引き起こし、製品強度に影響を及ぼします。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-4Fig. 4 流動解析結果

Figure 5で示すように、温度分布解析結果から保圧完了時の温度が230℃ (黄色)よりも高いことがわかります。この場合、厚い部分に内部熱集中が発生し、不均一な収縮を引き起こすことがあります。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-5Fig. 5 保圧温度分布解析結果

Figure 6 は冷却解析結果です。ここから冷却完了時(赤色)に熱集中が起きていることがわかります。これは製品変形や冷却時間の延長を引き起こします。

delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-6Fig. 6 冷却解析結果

問題の根本原因を明らかにした後、Delta Group はMoldex3D Warp 解析を使って、改良後の設計と元の設計:シングルリブ(元の設計)、ダブルリブ(修正後1)、円柱を含むダブルリブ(修正後2)の比較を行いました。この3つの設計の比較を行うことで、Delta Group はZ-変位の変化を観察し、ブラケットの変形を検証しました。解析結果から、修正後2のそり変形が最小(-0.39mm ~ 0.36)となり、この中で最も良い設計であることがわかりました (Fig. 7 ,8)。

               元の設計(リブ)                      修正後 1 (ダブルリブ)               修正後2 (ダブルリブ & 円柱)

        delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-7            delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-8                     delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-9
      Z-軸変位: -0.57~0.38mm                          Z-軸変位: -0.41~0.37mm                               Z-軸変位: -0.39~0.36mm
                             Fig. 7 Moldex3Dを使って3つの設計を比較し、 修正後2のZ-変位が最小となるため、
                                                                   これが最も良い設計であると判断しました

       元の設計: 貧弱な構造                        修正後 1: 標準的な構造                          修正後2:最適な構造

      delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-10                          delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-11                              delta-group-utilized-moldex3d-to-improve-the-deformation-of-a-cooling-fan-bracket-12
変位: 0.30mm平坦度は仕様を超過            変位<0.18mm平坦度は標準範囲内                変位<0.15mm平坦度は仕様に適合
                                     Fig. 8 Delta Group はMoldex3D シミュレーションソフトウェアを使って、
                                                   円柱を含むダブルリブが最適な設計であると結論づけました

結論

シミュレーション結果が実際の結果と一致しているため、Moldex3D シミュレーションソリューションはDelta Groupで高い評価を得ることになりました。 Z-変位は20%減少しました(0.3mm から0.15mmへ) 。さらに時間とコストの削減だけでなく、欠陥率が45% から16%に減少し、開発サイクルは3日も短縮できるようになりました。


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