製造のための設計に関するよくある質問

ダイカストプロセスの部品を設計するために何が必要か考えたことはありますか?最適なゲートの位置はどこですか?壁はどれくらい薄くすることができますか?どのような機能を追加できますか?

Dynacast のシニア アプリケーション エンジニアである Max Gondek は、パデュー大学で機械工学の学位を取得しており、ダイカスト業界に 10 年以上携わっています。製造のための設計に関するよくある質問に対する彼の回答を以下でご覧ください。

製造のための設計 (DFM) が重要なのはなぜですか?

Max Gondek: 大きな (そして重要な) 変更を行う際には、設計段階のできるだけ早い段階で Dynacast エンジニアと協力して、正しい方向に導

DFMは比較的小さな変更であり、部品の品質、工具寿命、そして製造プロセス全般に大きな影響を与えるでしょう。

マックス・ゴンデック:下の鋳物の断面では、左側の図に大きなくぼみが取り除かれています。これは、厚い部分の壁を薄くするために利用されるメタルセーバーの断面図です。

ビューの右側では、メタルセーバーを大幅に減らしました。通常、鋳物からできるだけ多くの材料を減らしたいと考えていますが、この特定の例では、材料を除去しすぎると、実際には鋳物の内側の端に薄肉状態が生じ、流れ関連の問題が発生する可能性があり、さらに悪いことに、鋳物に穴が開いたりする

ルセーバーの深さを実際に減らすことになりました。 肉厚を増やしてより均一にします。これにより、鋳造品質と材料の流れが向上しました。また、工具の寿命も向上し、小さな円であるエジェクター ピン パッドを作成するための領域がいくつかできました。

マックス・ゴンデック:下の鋳物の断面では、左側の図に大きなくぼみが取り除かれています。これは、厚い部分の壁を薄くするために利用されるメタルセーバーの断面図です。

ビューの右側では、メタルセーバーを大幅に減らしました。通常、鋳物からできるだけ多くの材料を減らしたいと考えていますが、この特定の例では、材料を除去しすぎると、実際には鋳物の内側の端に薄肉状態が生じ、流れ関連の問題が発生する可能性があり、さらに悪いことに、鋳物に穴が開いたりする

ルセーバーの深さを実際に減らすことになりました。 肉厚を増やしてより均一にします。これにより、鋳造品質と材料の流れが向上しました。また、工具の寿命も向上し、小さな円であるエジェクター ピン パッドを作成するための領域がいくつかできました。

DFMを支援する専任チームはありますか?

マックス・ゴンデック:はい。私たちは毎日このようなことをしています。私たちの本業は、DFMとお客様の鋳物分析です。私たちは早い段階で参加するのが大好きで、部品設計で協力するのが大好きです。

私たちのチームはすべての設計を検討し、合金、部品サイズ、品質要件などに応じて、ダイカストプロセスだけでなく、お客様に最適な推奨事項を作成します。私たちはすべての施設でさまざまな専門知識を活用しており、常に協力する多面的なチームを持っています。

週に一度、エンジニアリングマネージャーを集めて、取り組んでいる設計を見直して完成させ、1つのプラントだけでなくDynacast全体でも機能するソリューションに向けて取り組んでいます。また、鋳造シミュレーションソフトウェア(MAGMA)を利用して最終工程にたどり着きます。

DFMは収縮気孔率の回避にどのように役立ちますか?

マックス・ゴンデック:評価が必要なモデルを入手したら、最初に行うことは、均一な肉厚を維持しながら、モデルを薄くして重量を減らすことです。均一な肉厚は、ダイカストにおいて非常に重要です。

ダイカストでは、鋼製工具に溶融材料 (aluminum, magnesium, zinc) を高速で充填します。そして、鋳物の外側が最初に固まり、内側に向かって働きます。凝固すると、鋳造合金は体積的に収縮し、収縮気孔率が残ります。これは、ダイカストで見られる主な欠陥の 1 つです。本質的に、その部分にはスポンジに似た小さな細孔が残っています。

気孔を避けるために、ウェイトセーバーまたはメタルセーバーを追加して、その質量をできるだけ多く除去することをお勧めします(これは非常に単純な例です)。

最終目標は、均一な凝固パターンを可能にするため、できるだけ均一な肉厚に近づけることです。以下の例では、パーツの上部と下部から材料を削除し、前面の押し出し部に金属セーバーを追加

重量の除去は比較的簡単ですが、部品の品質に多大な影響を与え、ひいては生産に影響を与え、サイクルタイムを大幅に短縮します。ダイカストは一般に、鋳物から材料を除去して部品をどれだけ速く製造できるかによって制限されるため、部品がより早く凝固し、1時間あたりのショット数が増え、本質的に部品コストが削減されます。

ドラフトはダイカストにおける部品設計にどのような影響を与えますか?

マックス・ゴンデック: 部品の大まかな形状が完成し、少し薄くなったら、次にドラフトを追加する必要がある重要なものです。

関連性が薄れてきているドラフトについて私が持っている最良の例えは、昔ながらの製氷皿です。水を注ぎ、冷凍庫に入れ、しばらく待ってから取り出し、角氷が落ちるのを見ながらトレイを曲げて割ります。しかし、これらの角氷を割ってみると、それらは完全な正方形ではありません。製氷皿には、氷が出てくるように型に先細りのエッジ、つまりドラフトがあります。

同じロジックがダイカストにも当てはまります。ドラフトがなく、すべての壁が垂直であれば、鋳物が工具にくっつきます。工具から部品を取り出して鋳物を作り続けることはできません。

そこで、パーツをスリム化し、ドラフトを追加し、次に、半径、フィレット、ラウンドの追加を評価する必要があります。

部品設計におけるフィレットと半径の利点は何ですか?

マックス・ゴンデック:フィレットと半径はダイカストの鋭い角を壊します。経験則では、ダイカストにはパーティングライン(2つの工具鋼が一緒になる部分)以外の鋭い角を持たせることはできません。

鋳造側から見ると、これは材料の流れを助け、応力集中を減らします。鋳物が固まると、実際に鋳物に材料の応力がかかるため、丸めとフィレットを使用すると応力集中が実際に減少し、鋳物のひび割れを防ぐことができます。これらの機能により、工具寿命も延長されます。

部品がテストに失敗し続ける場合はどうなりますか?DFMはどのように役立ちますか?

マックス・ゴンデック:ダイカスト用に設計する際に、ほとんどの人が犯しがちな間違いについて説明しましょう。部品を有限要素解析(FEA)にかけ、構造要件を満たしていないために故障したことを想像してみてください。ほとんどの人がやろうとしていることの 1 つは、それを厚くしようとすることです。それらはより多くの質量を追加し、次に、半径と壁の厚さを増加させます。厚いほど強いですよね?いいえ。

鋳造強度を向上させようとしている場合 できる最善のことは、リブ、ウェブ、そのような性質の構造的側面を追加することです。

エジェクターピンボスの機能は何ですか?

マックス・ゴンデック:先ほども述べたように、ドラフトがあり、鋳物がツールから外れるのを助けますが、実際に鋳物を押し出す必要があるものの1つは、エジェクターピンと呼ばれます。

これらは、工具鋼のスチールピンであり、実際に作動させて鋳物を工具から移動させることができます。そのため、鋳物を物理的に押し出し、ロボットでつかみ、後処理中に利用することができます。一部の鋳物は最初から非常にうまく設計されており、派手なものは必要ありません。ただし、他の鋳物では、エジェクター ピン専用に特定の機能を追加する必要がある場合があります。

右上の画像は、おそらく、側面に追加されたエジェクターピンのようなボスを示しており、押すことができます。一般的には、必ずしも箱の底面ではなく、肋骨の上部を押す必要があります。ヒートシンクフィンがたくさんあるものがある場合は、右下に示すように、多くの場合、それらにもエジェクターピンのボスを追加します。したがって、これらは、繰り返しになりますが、工具鋼から鋳物を押し出すための領域を提供します。

ダイカストプロセスにおける公差の重要性は何ですか?

マックス・ゴンデック: できるだけ早くデザインを理解できることは非常に重要です。美しいCADモデルがあるかもしれません。見栄えがします。抜き勾配、ラウンド、フィレットがすべて揃っていますが、公差要件も満たしていることを確認する必要があります。

当社側では、パーティングラインの設計、ツーリング構成、温度変化、解析を支援できますが、線形収縮など、寸法側に影響を与える部品形状側で行う必要がある作業がたくさんあります。また、ダイカストの限界も理解する必要があります。

公差の側面から見ると、機械加工を減らそうとしている場合、ダイカストは必要な公差を満たすための優れたソリューションです。

材料は製造のための設計にどのように影響しますか?

マックス・ゴンデック:DFMプロセスでは、前述の他のステップと同じくらい材料が重要です。また、材料の選択はコンポーネントの設計において大きな役割を果たします。あまり詳細には触れずに、私が指摘できる最良の場所は、金属セレクターツールです。 このツールを強くお勧めします。熱伝導率、引張強度、重量、密度などをリアルタイムで切り替えることができます。どの合金があなたとあなたのプロジェクトにとって最も理にかなっているかを実際に理解できます。