コンフォーマル冷却回路の実効性を検証することでUSB外装部のサイクルタイムを短縮


顧客情報

鑫銓は1986年に設立され、金型設計、製造、射出成形から部品の組み立てにいたるまでの顧客のあらゆるニーズに応えるサービスを提供しています。従業員数は約120名で、本社は台北にあります。
(出典:https://www.zingchuan.com.tw/#)

概要

本事例では、USB外装部の内部構造に蓄熱しやすい部分があり、製品内部と外部の温度差が大きくなってしまうことにより、深刻なそり変形が発生していました。製品の歩留まり率を引き上げるために、冷却効率を向上させるコンフォーマル冷却回路の採用が求められました。しかし、コンフォーマル冷却回路を採用するとなるとコストが高くなります。そこで鑫銓では、生産に伴うリスクとコストを削減するために、新たな金型製作に先立ち、Moldex3Dシミュレーション解析ソフトウェアを利用してコンフォーマル冷却回路の有効性を検証することにしました。シミュレーション結果から、コンフォーマル冷却回路システムは製品内部の蓄熱問題を解消することができるとともに、冷却時間の短縮、製品の変形改善に有効であることが確認されました。

課題

  • 製品内部の蓄熱により生じる深刻なそり変形
  • コンフォーマル冷却回路の有効性の予測が困難

導入ソリューション

Moldex3D eDesignの充填、保圧、冷却、そり変形、非定常冷却などのモジュールを使用してコンフォーマル冷却回路の有効性を解析し、製品変形の解消、冷却時間の短縮を達成するとともに生産能力を向上させる。

利点

  • そり変形の改善
  • サイクルタイムを33%短縮
  • 生産能力が1.5倍に向上

ケーススタディ

USBシェルの歩留まり率を引き上げるために、鑫銓ではコンフォーマル冷却回路システムを用いて製品内部における蓄熱問題の改善に取り組みました。金型製作に先立ち、Moldex3Dを使用したコンフォーマル冷却回路システムの設計とその有効性の予測を行いました。

Moldex3Dのシミュレーション結果が示すように、従来の冷却回路では内部の蓄熱が原因となり、製品に変形が生じています。(図1)Moldex3Dによるコンフォーマル冷却回路を使用した場合のシミュレーション結果では、冷却時間を確実に短縮できることが確認できます。(図2)

図1 従来の冷却回路システムではコア側に蓄熱現象を確認
図2 コンフォーマル冷却回路システムの使用後、コア側の温度が降下

オリジナル設計である従来の冷却回路システムでは、12~15秒の時点でコア側の温度が依然として100℃のままなのに対し、コンフォーマル冷却回路では、5秒の時点で70℃まで降下し、そり変形が大幅に改善されています。(図3)

図3 コンフォーマル冷却回路によりそり変形の問題が改善

実際の試作を経て、コンフォーマル冷却回路は冷却時間を17~18秒から7秒に短縮できることが確認され、これにより、サイクルタイムはオリジナル設計の33%にまで短縮されました。

図4 コンフォーマル冷却回路モジュール

結論

Moldex3Dは、鑫銓工業の製品開発スタッフが後続作業の金型製作に自信を持って臨むことができるよう、コンフォーマル冷却回路システムの冷却効率の検証を支援するとともに、適切な冷却時間を把握することにより、生産効率を引き上げることに成功しました。

 


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