JP6900184B2 - 樹脂流動解析方法、樹脂流動解析装置、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

この発明は、樹脂流動解析方法、樹脂流動解析装置、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

従来では、特許文献１のように、オイラーメッシュ上で金型の移動および金型と基材の干渉および基材の変形をシミュレートするプレス成形シミュレーション方法が知られている。プレス成形（圧縮成形）では、金型内の空間に樹脂材料を配置して、金型を移動させて樹脂材料を圧縮して成形している。つまり、圧縮成形では、金型空間は、圧縮前の大きい状態から、圧縮後の小さい状態に変化する。

特開２０１６−１８９０５４号公報

ここで、圧縮成形において、上記特許文献１のような従来の圧縮成形における樹脂流動解析により樹脂の流動を解析しようとした場合、圧縮前（初期）の金型空間が大きい状態において、金型空間全体を３次元の微小要素に分割する必要がある。このため、図１０に示すように、圧縮後（型締め後）の金型空間が小さい状態においては、圧縮前の金型空間が大きい場合に比べて、金型領域が移動する分、金型空間内（樹脂が存在する部分）の微小要素の数が減少してしまう。また、精度よく樹脂の流動を解析しようとした場合、微小要素を細かく分割して数を多くする必要がある。そこで、圧縮後の金型空間が小さい状態の金型空間の微小要素の数を確保するために、圧縮前の金型空間が大きい状態の金型空間全体の微小要素を多くすることが考えられる。しかし、この場合、微小要素の数を多くする分、計算が煩雑になり、解析時間が長くなるという不都合がある。そこで、従来では、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を、解析時間が長くなるのを抑制しつつ、精度よく行うことが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を、解析時間が長くなるのを抑制しつつ、精度よく行うことが可能な樹脂流動解析方法、樹脂流動解析装置、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による樹脂流動解析方法は、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を行う方法であって、金型空間を３次元の微小要素に分割するステップと、金型の移動に伴い、微小要素の金型の移動方向の大きさを変化させるステップと、金型空間の各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップとを備え、各微小要素は、金型の移動に応じた微小要素の体積変化に基づいて変化する樹脂量情報を含み、各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、金型の移動に応じた微小要素の体積変化に基づいて変化する樹脂量情報において所定の条件を満たした微小要素から、隣接する微小要素に樹脂を流出させる計算を行う。

この発明の第１の局面による樹脂流動解析方法では、上記のように、金型の移動に伴い、微小要素の金型の移動方向の大きさを変化させるステップを設ける。これにより、金型空間内に微小要素が配置されるように、微小要素を変形させることができるので、金型が移動しても、金型空間の微小要素の数が減少することがない。その結果、金型内の樹脂の流動解析を精度よく行うことができる。また、圧縮前の金型空間が大きい状態に合わせて微小要素を多くする必要がない（型開き領域の微小要素を設ける必要がない）ので、計算が煩雑になるのを抑制することができる。これにより、解析時間が長くなるのを抑制することができる。これらにより、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を、解析時間が長くなるのを抑制しつつ、精度よく行うことができる。このような効果は、特に、厚さ方向の寸法が小さく厚さ方向と直交する面方向の寸法が大きい樹脂成形品を圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析に有効である。つまり、微小要素の総数は、均一の厚さの成形品を考えた場合、（面方向の微小要素数）×（厚さ方向の微小要素数）であるから、厚さ方向の微小要素の数を多くした場合、面方向の寸法が大きい分、微小要素の数が非常に多くなる。本願発明の場合、厚さ方向に過度に微小要素を多く分割する必要がないので、微小要素の総数が非常に多くなるのを抑制することができる。これにより、厚さ方向が小さく面方向の寸法が大きい樹脂成形品を圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析の解析時間を効果的に短縮することが可能である。

上記第１の局面による樹脂流動解析方法では、各微小要素は、樹脂量情報を含み、各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、樹脂量情報において所定の条件を満たした微小要素から、隣接する微小要素に樹脂を流出させる計算を行う。これにより、金型の移動に応じて微小要素の体積が変化する場合でも、樹脂量情報に基づいて、圧縮により圧縮方向と直交する方向に広がる樹脂の微小要素から隣接する微小要素に流出するタイミングを精度よく反映させて解析することが可能である。また、金型空間に高さの異なる樹脂材料が配置されている場合でも、樹脂量情報に基づいて、それぞれ、適切なタイミングにおいて樹脂の流動を開始させることができる。これらにより、微小要素の大きさが変化する場合でも、成形現象の再現性を高めることができる。

上記第１の局面による樹脂流動解析方法において、好ましくは、樹脂量情報は、金型の移動に応じた微小要素の体積変化に基づいて変化する樹脂の充満率情報を含む。このように構成すれば、樹脂の充満率情報に基づいて、微小要素から樹脂が流出することを容易に判別することができる。

上記第１の局面による樹脂流動解析方法において、好ましくは、各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、金型の圧縮速度に応じた微小要素の体積変化に基づいて、微小要素における樹脂の流量の計算を行う。このように構成すれば、計算により求められた微小要素の体積変化に基づく樹脂の流量を、境界条件として微小要素に与えることができるので、計算により金型空間の圧力勾配を求めることができる。これにより、圧力勾配から圧縮成形プロセスの樹脂の流れを容易に計算することができる。

上記第１の局面による樹脂流動解析方法において、好ましくは、厚肉部の微小要素における流動コンダクタンスを逐次変化する金型の表面からの距離に応じて算出するとともに、薄肉部の微小要素における流動コンダクタンスを逐次変化する薄肉部の肉厚に応じて算出するステップをさらに備え、各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、流動コンダクタンスを用いて樹脂の流動解析を行う。このように構成すれば、逐次変化する金型の表面からの距離に応じて変化する流動コンダクタンスに基づいて、微小要素における樹脂の流動を精度よく解析することができる。また、成形品に他より薄い部分がある場合に、薄い部分の厚さ方向の微小要素の数が、他の厚い部分に比べて少なくなる場合でも、逐次変化する薄肉部の肉厚に応じて変化する流動コンダクタンスを用いて、精度よく樹脂の流動を解析することができる。

上記第１の局面による樹脂流動解析方法において、好ましくは、各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、薄肉部の微小要素に金型の移動方向に沿って複数の計算点を設け、各計算点における粘度、温度、せん断速度および流速のうち少なくとも１つを計算する。このように構成すれば、薄肉部において厚さ方向の微小要素の数が少ない場合でも、微小要素に複数の計算点が設けられるので、薄肉部においても、精度よく樹脂の流動を解析することができる。また、厚さ方向が大きい部分については、新たに計算点を設けることなく解析を行うことができるので、計算が煩雑になるのを抑制して、解析時間が長くなるのを抑制することができる。

この発明の第２の局面による樹脂流動解析装置は、第１の局面による樹脂流動解析方法を行う。

この発明の第２の局面による樹脂流動解析装置では、上記第１の局面による樹脂流動解析方法を行うことにより、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を、解析時間が長くなるのを抑制しつつ、精度よく行うことができる。

この発明の第３の局面によるプログラムは、第１の局面による樹脂流動解析方法をコンピュータに実行させる。

この発明の第３の局面によるプログラムでは、上記のように、第１の局面による樹脂流動解析方法をコンピュータに実行させることにより、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を、解析時間が長くなるのを抑制しつつ、精度よく行うことができる。

この発明の第４の局面によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、第３の局面によるプログラムを記録している。

この発明の第４の局面によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体では、上記第３の局面によるプログラムを記録させることにより、コンピュータに上記プログラムを読み出して実行させることによって、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を、解析時間が長くなるのを抑制しつつ、精度よく行うことができる。

本発明によれば、上記のように、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を、解析時間が長くなるのを抑制しつつ、精度よく行うことができる。

一実施形態による樹脂流動解析方法を実施するための構成例を示したブロック図である。 金型空間モデルの例を示した模式的な図である。 微小要素からの樹脂の流出を説明するための図である。 微小要素における樹脂の流量の計算を説明するための図である。 厚肉部および薄肉部を含む対象の微小要素分割を説明するための図である。 微小要素における複数の計算点を説明するための図である。 一実施形態による樹脂流動解析処理を説明するためのフロー図である。 図７の基材圧縮開始判定処理の第１例を説明するためのフロー図である。 図７の基材圧縮開始判定処理の第２例を説明するためのフロー図である。 従来例による金型空間モデルを示した模式的な図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図９を参照して、一実施形態による樹脂流動解析方法について説明する。

本実施形態による樹脂流動解析方法は、金型内に樹脂材料（基材）を配置して、金型を締めて成形する圧縮成形において、金型内の樹脂の流動挙動を解析する（シミュレーションする）解析方法である。樹脂材料は、たとえば、シート状の材料や、塊状の材料が用いられる。

（装置構成例）
本実施形態による樹脂流動解析方法は、コンピュータ１にプログラム３ａを実行させることにより実施することができる。樹脂流動解析方法は、たとえば、図１に示すような装置構成によって実施可能である。コンピュータ１は、プログラム３ａを実行可能に構成されている。コンピュータ１にプログラム３ａを実行させることにより、樹脂流動解析装置１００が構成されている。コンピュータ１にプログラム３ａを実行させることにより行われる処理の一部または全部が、専用の演算回路等のハードウェアによって行われてもよい。

図１の構成例では、コンピュータ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などからなる１または複数のプロセッサ２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）および記憶装置などを含んだ記憶部３とを備える。記憶装置は、たとえば、ハードディスクドライブや半導体記憶装置などである。

コンピュータ１は、記憶部３に記憶されたプログラム３ａをプロセッサ２に実行させることにより、樹脂流動解析を行うことが可能である。プログラム３ａは、記録媒体７から読み出される他、インターネットなどのネットワークやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの伝送経路８を介して外部サーバなどから提供されてもよい。記録媒体７は、光学ディスク、磁気ディスク、不揮発性半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、プログラム３ａが記録されている。

記憶部３には、プログラム３ａの他、樹脂流動解析を行うために利用される各種の解析用データ３ｂが記憶されている。解析用データ３ｂは、後述する金型空間モデル１０のデータや、解析に用いる数値データ、型締力、圧縮速度などの解析条件のデータが記憶されている。

また、コンピュータ１は、液晶表示装置などの表示部４、キーボードおよびマウスなどの入力装置からなる入力部５、記録媒体７からプログラム３ａや各種データを読み取るための読取部６を備えている。読取部６は、記録媒体７の種類に応じたリーダ装置などである。解析条件のデータは、入力部５を用いてユーザが入力することができる。解析用データ３ｂは、ユーザが作成した記録媒体から読み出したり、ユーザが外部サーバなどに作成しておいて、伝送経路８を介して外部サーバから取得したりしてもよい。

（解析方法）
次に、樹脂の流動解析について説明する。本実施形態では、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を行う。たとえば、薄肉かつ大型の複雑部品を圧縮成形する場合の樹脂の流動解析を行う。また、図２に示すように、金型空間モデル１０を用いて、金型内の樹脂の流動解析を行う。金型空間モデル１０は、３次元的に分割された複数の微小要素２０を含んでいる。微小要素２０は、たとえば、直方体形状などの多角柱形状や、三角錐形状などの多角錐形状を有している。微小要素２０は、細かく分割されるほど、精度よく流動解析を行うことが可能であるが、微小要素２０の数が多くなる分、計算が煩雑になる。また、図２に示す金型空間モデル１０は、説明の便宜のため単純な形状の構成例を示すが、実際には、金型空間モデル１０は所望の成形品の形状を反映した空間形状を有する。

ここで、本実施形態では、図２に示すように、金型の移動に伴い、微小要素２０の金型の移動方向の大きさを変化させて、金型内の樹脂の流動解析を行う。具体的には、金型の移動に伴い、金型空間内が小さくなるのに合わせて、各微小要素２０の厚み方向（金型の移動方向）の大きさを、それぞれ、小さくなるように変化させる。この場合、厚み方向に配列される微小要素２０の複数の層の大きさが、互いに等しくなるように、均等に小さくする。つまり、微小要素２０は、常に金型空間内にのみ配置される。

また、微小要素２０は、大きさの変化に伴い、中心位置が移動する。具体的には、微小要素２０が小さくなる場合、隣接する微小要素２０が離れることがないように、隣接する微小要素２０の中心間距離が近づくように移動される。また、微小要素２０が大きくなる場合、隣接する微小要素２０が重なることがないように、隣接する微小要素２０の中心間距離が遠ざかるように移動される。

各微小要素２０は、流動解析を行うための情報を有している。各微小要素２０は、樹脂量情報を有している。樹脂量情報は、たとえば、金型の移動に応じた微小要素２０の体積変化に基づいて変化する樹脂の充満率情報を含んでいる。また、樹脂量情報は、たとえば、微小要素２０における樹脂の高さ（金型の移動方向の大きさ）の情報を含んでいる。また、各微小要素２０は、微小要素２０の体積情報、樹脂の体積情報、樹脂の温度情報、樹脂の圧力情報、樹脂の速度情報、樹脂のせん断速度情報、樹脂の粘度情報、樹脂のせん断応力情報を有している。

金型空間の各微小要素２０の有する情報に基づいて、金型内の樹脂の流動解析が行われる。流動解析は、たとえば、ナビエストークスの方程式、連続の式、エネルギー保存の式などを解くことにより行われる。また、樹脂量情報において所定の条件を満たした微小要素２０から、隣接する微小要素２０に樹脂を流出させる計算を行う。具体的には、金型の移動に応じた微小要素２０の体積変化に基づいて変化する樹脂の充満率情報において、充満率が１になった微小要素２０から、隣接する微小要素２０に樹脂を流出させる。なお、充満率は、樹脂の体積／微小要素２０の体積により求められる。充満率は、樹脂の体積が変化せず微小要素２０の体積が小さくなることにより増加する。また、充満率は、微小要素２０に樹脂が流入することにより増加する。

図３に示す例では、微小要素２０の高さがｈ１の時、樹脂３１が存在する微小要素２０の充満率は１未満である。また、樹脂３２が存在する微小要素２０の充満率は１である。この場合、樹脂３２が存在する微小要素２０から樹脂が流出し始める。微小要素２０の高さがｈ２の時、樹脂３１が存在する微小要素２０の充満率は１である。この場合、樹脂３１が存在する微小要素２０から樹脂が流出し始める。また、樹脂３２が存在する微小要素２０の充満率は１である。この場合、樹脂３２が存在する微小要素２０からの樹脂の流出が継続される。微小要素２０の高さがｈ３の時、樹脂３１が存在する微小要素２０の充満率は１である。この場合、樹脂３１が存在する微小要素２０からの樹脂の流出が継続される。また、樹脂３２が存在する微小要素２０の充満率は１である。この場合、樹脂３２が存在する微小要素２０からの樹脂の流出が継続される。このように、高さ違いの樹脂３１および３２が金型空間にある場合に、それぞれ、適切なタイミングにおいて、流動を開始させることが可能である。

また、金型の圧縮速度に応じた微小要素２０の体積変化に基づいて、微小要素２０における樹脂の流量の計算を行う。たとえば、図４に示す例の場合、微小要素２０の高さが、時間Δｔの間にｈ１１からｈ１２に変化する。この場合の体積変化をΔＶとすると、微小要素２０の流量ｑは、ΔＶ／Δｔと計算することができる。この圧縮により流れる樹脂の流量ｑを微小要素２０に、境界条件として付与する。境界条件に基づいて、微小要素２０の圧力場（圧力勾配）を計算する。樹脂は、圧力勾配に応じて、圧力が高い部分から低い部分に流れるように計算される。たとえば、解析を行うための式に、流量ｑを代入して、解くことにより、圧力勾配が求められる。

ここで、より精度よく解析を行うために、流動コンダクタンスκを用いて、微小要素２０に流れやすさの指標を与えて、流動を解析する。流動コンダクタンスκは、大きくなるほど樹脂が流れやすくなり、小さくなるほど樹脂が流れにくくなる。図５に示すように、成形品が、厚肉部と薄肉部とを有する場合、薄肉部では、厚さ方向において十分な数の微小要素２０に分割できない場合がある。そこで、薄肉部と厚肉部とでは、流動コンダクタンスκを異なる方法により算出する。つまり、薄肉部では、微小要素２０を厚さ方向に十分に分割できないので、後述する金型の表面からの距離に応じて流動コンダクタンスκを求める手法では精度よく流動コンダクタンスκを算出できない。

厚肉部の微小要素２０における流動コンダクタンスκを逐次変化する金型の表面からの距離に応じて算出する。なお、厚肉部は、厚さ方向（金型空間の高さ方向）において、３層以上の微小要素２０が配列されている。金型の表面からの距離が大きい場合は、流動コンダクタンスκが大きくなり、金型の表面からの距離が小さい場合は、流動コンダクタンスκが小さくなるように算出される。つまり、金型の表面から近い位置では、樹脂が流れにくくなり、金型の表面から遠い位置では、樹脂が流れやすくなる。なお、流動コンダクタンスκは、金型の表面からの距離に加えて、樹脂の粘度にも基づいて算出される。金型の表面からの距離は、金型の移動により逐次変化するとともに、樹脂の粘度もせん断応力に応じて逐次変化する。つまり、流動コンダクタンスκは、逐次変化する。

また、薄肉部の微小要素２０における流動コンダクタンスκを逐次変化する薄肉部の肉厚に応じて算出する。なお、薄肉部は、厚さ方向（金型空間の高さ方向）において、２層以下の微小要素２０が配列されている。薄肉部の肉厚が大きい場合は、流動コンダクタンスκが大きくなり、薄肉部の肉厚が小さい場合は、流動コンダクタンスκが小さくなるように算出される。つまり、肉厚が小さい部分では、樹脂が流れにくくなり、肉厚が大きい部分では、樹脂が流れやすくなる。なお、流動コンダクタンスκは、薄肉部の肉厚に加えて、樹脂の粘度にも基づいて算出される。薄肉部の肉厚は、金型の移動により逐次変化するため、流動コンダクタンスκは、逐次変化する。

また、図６に示すように、薄肉部の微小要素２０に金型の移動方向（金型空間の高さ方向）に沿って複数の計算点２２を設ける。この場合、複数の計算点２２は、等間隔に配列される。具体的には、節点２１に加えて、節点２１間の領域に、計算点２２が設けられる。節点２１は、隣接する節点２１との関係において連携して計算される。一方、計算点２２は、同一の微小要素２０間において連携されて計算される。つまり、新たに設けられた計算点２２では、複雑な計算を行う必要がないので、解析が煩雑になるのを抑制することが可能である。また、各計算点２２において、粘度、温度、せん断速度および流速のうち少なくとも１つが計算される。なお、金型の移動に伴って、各計算点２２の間隔も変化する。つまり、各計算点２２は、微小要素２０の中に収まるように、互いの距離および位置が変化される。また、微小要素２０が小さくなった場合、複数の計算点２２のうち、いくつかが間引かれてもよい。

〈樹脂流動解析処理〉
図７を参照して、圧縮成形における樹脂流動解析処理について説明する。なお、樹脂流動解析処理は、コンピュータ１（プロセッサ２）により実行される。

ステップＳ１において、解析用の微小要素２０が入力される。具体的には、図２に示すように、金型空間モデル１０が微小要素２０に分割されて入力される。これにより、金型空間の解析モデルが作成される。

ステップＳ２において、圧縮条件が入力されて、コンピュータ１により圧縮条件が取得される。ステップＳ３において、基材（樹脂材料）の初期配置が入力されて、コンピュータ１により基材の初期配置が取得される。

ステップＳ４において、金型の型締めが行われる。具体的には、金型を締める方向に移動させる。また、この際、金型の移動に伴い、微小要素２０の金型の移動方向の大きさが小さくされる。ステップＳ５において、金型空間の肉厚（高さ）が算出される。

ステップＳ６において、基材圧縮開始判定が行われる。つまり、金型空間内の基材が金型に接触して圧縮が開始されたか否かが判定される。ステップＳ７において、流動コンダクタンスκが算出される。具体的には、厚肉部においては、粘度および圧縮条件により逐次変化する金型表面からの距離に応じて流動コンダクタンスκが算出される。また、薄肉部においては、粘度および圧縮条件により逐次変化する肉厚に応じて流動コンダクタンスκが算出される。

ステップＳ８において、流量ｑが算出される。具体的には、圧縮速度に応じて微小要素２０の変形による体積変化から樹脂の流量ｑが算出される。ステップＳ９において、圧力場（圧力勾配）が算出される。具体的には、樹脂の流量ｑが微小要素２０に境界条件として与えられ、圧力場（圧力勾配）が算出される。

ステップＳ1０において、フローフロントが進展される。具体的には、圧力場（圧力勾配）に基づいて、圧力が高い側から圧力が低い側の方向への樹脂の流れが計算される。そして、樹脂の先端部分の移動が算出されて反映される。ステップＳ１１において、型締めが完了したか否かが判断される。型締めが完了していれば、樹脂流動解析処理が終了される。型締めが完了していなければ、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４〜Ｓ１１の処理が繰り返される。

このように、各微小要素２０の流量計算、圧力計算、速度計算、温度計算を型締め完了まで繰り返すことにより、圧縮成形の樹脂流動解析が行われる。コンピュータ１は、解析結果を、流動先端の時間的な変化を示す流動パターンや、圧力分布、速度分布として表示部４に表示する。これにより、ユーザは、流動の良否を判定し、成形品の形状や成形条件変更の効果をシミュレーションにより検討することができる。また、ユーザは、シミュレーションに基づいて、ウェルドの検討や、基材の最適な配置位置の検討や、低圧成形方法の検討を行うことができる。解析結果の表示は、公知の有限要素法ソフトウェアのポストプロセッサなどにより行うことができる。

〈基材圧縮開始判定処理（第１例）〉
図８を参照して、図７のステップＳ６における基材圧縮開始判定処理について説明する。

ステップＳ６１において、各微小要素２０の充満率が１．０であるか否かが判断される。ステップＳ６１の処理は、複数の微小要素２０の各々において判断される。微小要素２０の充満率が１．０であれば、ステップＳ６２に進み、微小要素２０の充満率が１．０未満であれば、基材流出は開始しないと判断されて、基材圧縮開始判定処理が終了される。ステップＳ６２において、条件を満たした微小要素２０から基材流出が開始すると判断される。この場合、微小要素２０から隣接する微小要素２０に樹脂が流出される。

〈基材圧縮開始判定処理（第２例）〉
図９を参照して、図７のステップＳ６における基材圧縮開始判定処理について説明する。

ステップＳ６３において、空間の肉厚が基材の初期の厚み以下か否かが判断される。ステップＳ６３の処理は、厚み方向に重なる微小要素２０を１つの組として、平面方向に配列される微小要素２０の組の各々において判断される。空間の肉厚が基材の初期の厚み以下であれば、ステップＳ６４に進み、空間の肉厚が基材の初期の厚みより大きければ、基材流出は開始しないと判断されて、基材圧縮開始判定処理が終了される。ステップＳ６４において、条件を満たした微小要素２０の組から基材流出が開始すると判断される。この場合、微小要素２０から隣接する微小要素２０に樹脂が流出される。

（本実施形態の効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。

本実施形態では、上記のように、金型の移動に伴い、微小要素２０の金型の移動方向の大きさを変化させるステップを設ける。これにより、金型空間内に微小要素２０が配置されるように、微小要素２０を変形させることができるので、金型が移動しても、金型空間の微小要素２０の数が減少することがない。その結果、金型内の樹脂の流動解析を精度よく行うことができる。また、圧縮前の金型空間が大きい状態に合わせて微小要素２０を多くする必要がない（型開き領域の微小要素２０を設ける必要がない）ので、計算が煩雑になるのを抑制することができる。これにより、解析時間が長くなるのを抑制することができる。これらにより、樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を、解析時間が長くなるのを抑制しつつ、精度よく行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、各微小要素２０は、樹脂量情報を含み、各微小要素２０における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、樹脂量情報において所定の条件を満たした微小要素２０から、隣接する微小要素２０に樹脂を流出させる計算を行う。これにより、金型の移動に応じて微小要素２０の体積が変化する場合でも、樹脂量情報に基づいて、圧縮により圧縮方向と直交する方向に広がる樹脂の微小要素２０から隣接する微小要素２０に流出するタイミングを精度よく反映させて解析することが可能である。また、金型空間に高さの異なる樹脂材料が配置されている場合でも、樹脂量情報に基づいて、それぞれ、適切なタイミングにおいて樹脂の流動を開始させることができる。これらにより、微小要素２０の大きさが変化する場合でも、成形現象の再現性を高めることができる。

また、本実施形態では、上記のように、樹脂量情報は、金型の移動に応じた微小要素２０の体積変化に基づいて変化する樹脂の充満率情報を含む。これにより、樹脂の充満率情報に基づいて、微小要素２０から樹脂が流出することを容易に判別することができる。

また、本実施形態では、上記のように、各微小要素２０における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、金型の圧縮速度に応じた微小要素２０の体積変化に基づいて、微小要素２０における樹脂の流量の計算を行う。これにより、計算により求められた微小要素２０の体積変化に基づく樹脂の流量を、境界条件として微小要素２０に与えることができるので、計算により金型空間の圧力勾配を求めることができる。これにより、圧力勾配から圧縮成形プロセスの樹脂の流れを容易に計算することができる。

また、本実施形態では、上記のように、厚肉部の微小要素２０における流動コンダクタンスκを逐次変化する金型の表面からの距離に応じて算出するとともに、薄肉部の微小要素２０における流動コンダクタンスκを逐次変化する薄肉部の肉厚に応じて算出するステップをさらに備える。また、各微小要素２０における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、流動コンダクタンスκを用いて樹脂の流動解析を行う。これにより、逐次変化する金型の表面からの距離に応じて変化する流動コンダクタンスκに基づいて、微小要素２０における樹脂の流動を精度よく解析することができる。また、成形品に他より薄い部分がある場合に、薄い部分の厚さ方向の微小要素２０の数が、他の厚い部分に比べて少なくなる場合でも、逐次変化する薄肉部の肉厚に応じて変化する流動コンダクタンスκを用いて、精度よく樹脂の流動を解析することができる。

また、本実施形態では、上記のように、各微小要素２０における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、薄肉部の微小要素２０に金型の移動方向に沿って複数の計算点２２を設け、各計算点２２における粘度、温度、せん断速度および流速のうち少なくとも１つを計算する。これにより、薄肉部において厚さ方向の微小要素２０の数が少ない場合でも、微小要素２０に複数の計算点２２が設けられるので、薄肉部においても、精度よく樹脂の流動を解析することができる。また、厚さ方向が大きい部分については、新たに計算点２２を設けることなく解析を行うことができるので、計算が煩雑になるのを抑制して、解析時間が長くなるのを抑制することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、金型の移動に伴い微小要素の大きさを小さくなるように変化させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、金型の移動に伴い微小要素の大きさを大きくなるように変化させてもよい。たとえば、金型を締める過程で、一旦開ける場合（金型内の距離を大きくする場合）には、金型の移動方向に微小要素を大きくしてもよい。

また、上記実施形態では、金型内に樹脂材料を配置して圧縮により成形する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、金型内に、樹脂材料に加えて強化用の繊維も配置して、圧縮により成形してもよい。

また、上記実施形態では、金型内に樹脂材料を予め配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧縮途中に、樹脂材料を金型内に追加供給してもよい。

また、上記実施形態では、薄肉かつ大型の成形品を圧縮成形する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧縮成形により厚肉の成形品を成形してもよいし、小型の成形品を成形してもよい。

また、上記実施形態では、説明の便宜上、コンピュータの処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、コンピュータの処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

また、上記実施形態では、微小要素の大きさを金型の移動方向にのみ変化させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、微小要素の大きさを金型の移動方向以外にも変化させてもよい。たとえば、角度がついた部分では、微小要素の品質を保つために、金型の移動方向以外にも微小要素の大きさを変化させてもよい。

３ａ プログラム
７ 記録媒体
２０ 微小要素
１００ 樹脂流動解析装置

Claims (8)

1. 樹脂材料を金型により圧縮成形する場合における金型内の樹脂の流動解析を行う方法であって、
   金型空間を３次元の微小要素に分割するステップと、
   金型の移動に伴い、微小要素の金型の移動方向の大きさを変化させるステップと、
   金型空間の各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップとを備え、
   各微小要素は、金型の移動に応じた微小要素の体積変化に基づいて変化する樹脂量情報を含み、
   各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、金型の移動に応じた微小要素の体積変化に基づいて変化する前記樹脂量情報において所定の条件を満たした微小要素から、隣接する微小要素に樹脂を流出させる計算を行う、樹脂流動解析方法。
2. 前記樹脂量情報は、金型の移動に応じた微小要素の体積変化に基づいて変化する樹脂の充満率情報を含む、請求項１に記載の樹脂流動解析方法。
3. 各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、金型の圧縮速度に応じた微小要素の体積変化に基づいて、微小要素における樹脂の流量の計算を行う、請求項１または２に記載の樹脂流動解析方法。
4. 厚肉部の微小要素における流動コンダクタンスを逐次変化する金型の表面からの距離に応じて算出するとともに、薄肉部の微小要素における流動コンダクタンスを逐次変化する薄肉部の肉厚に応じて算出するステップをさらに備え、
   各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、流動コンダクタンスを用いて樹脂の流動解析を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂流動解析方法。
5. 各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップにおいて、薄肉部の微小要素に金型の移動方向に沿って複数の計算点を設け、各計算点における粘度、温度、せん断速度および流速のうち少なくとも１つを計算する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂流動解析方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載された樹脂流動解析方法を行う、樹脂流動解析装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載された樹脂流動解析方法をコンピュータに実行させる、プログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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