設計・解析

設計・解析（樹脂部品の最適化と金属代替を支える技術支援領域）

1. 設計支援の役割（樹脂特性に即した形状提案）

樹脂部品は金属とは異なる特性を持つため、設計段階から以下の観点を考慮する必要があります。

• リブ配置・肉厚バランスの最適化
• アンダーカット・抜き勾配などの成形性配慮
• 応力集中を避けるフィレット設計
• 結晶性・非晶性による収縮差を考慮した形状補正
• 湿度・温度による寸法変化の管理

当社では、形状案の評価、課題の抽出、成形性の観点からのアドバイスなど、射出成形特有の特性を踏まえた設計支援を提供しています。

2. 解析技術（CAEによる応力・変形・寿命の予測）

樹脂化、特に金属代替を成功させるうえで、解析は極めて重要な役割を持ちます。本カテゴリでは、以下の解析技術を中心に取り扱います。

• 構造解析（線形・非線形）
  荷重条件下での変形量、応力分布、破壊リスクを予測。
• 熱解析
  温度上昇や環境条件による変形・劣化を評価。
• 流動解析（充填・保圧・冷却）
  ショートショット、反り、ウェルド位置の予測に有効。
• クリープ解析
  長期荷重によるたわみ・破損の予測に必須。
• トポロジー最適化
  解析技術を駆使した設計革新手法。樹脂化時の強度と軽量化を両立し、最適な形状案を生成できる。

これらの解析結果をもとに、金属代替を検討する際の“強度・変形・寿命”の判断精度を高めることが可能です。

3. 金属代替における解析の重要性（信頼性確保の中核）

金属部品を樹脂化する場合、強度や変形挙動は金属とは大きく異なります。
そのため、解析は単なる設計補助ではなく、樹脂化の可否を判断する根拠となります。

• 金属より弾性率が低く、変形が大きい
• クリープ変形が無視できない（静荷重部品は特に重要）
• 温度・湿度で寸法が変動
• 応力集中部で突然破断する場合がある

解析を活用することで、これらのリスクを事前に把握し、適切な形状・材料・金型仕様を選択できます。

4. 本カテゴリで扱う主なテーマ

• 樹脂設計支援の基礎（肉厚・リブ・応力集中対策）
• 流動解析による成形性予測
• 構造解析（強度・剛性・破壊モードの予測）
• クリープ解析・寿命評価
• トポロジー最適化による軽量化・強度最適化
• 金属代替時の解析プロセスと評価指標
• 設計支援の実務フロー（仕様→解析→形状案→金型検討）

設計支援と解析は、射出成形部品の性能向上や金属代替を成功させるための基盤です。本カテゴリでは、樹脂の特性を踏まえた形状企画、流動解析・構造解析・トポロジー最適化を含むCAE活用のポイントを整理し、安定した製品開発に役立つ実務的な情報を提供します。

本カテゴリに関連する詳しい技術解説は、以下のコラムをご覧ください。