事業概要

MSC.SuperForge導入の背景

新製品の形状を検討する場合、今までは担当者のカンや経験にたよって設計していましたので、この形状で大丈夫だろうと型を製作しますが、やはり、4～5回は、型の直しが入ります。

数年前から、形状や素材の検討、鍛造能力の算定をして鍛造機を選択するなど、目安を立てて、試作の回数を減らしたいと、鍛造シミュレーションシステムの導入を検討していました。

いろいろなシミュレーションシステムがありますが、上下に打つプレス型の鉄ベースの鍛造や、2次元のシステムが多く、中空鍛造をシミュレーションできるシステムがなかなかありませんでした。また、ベンチマークを依頼しても結果が返ってこず、そこで止まっていました。

たまたま、HZSさんのサンプルCDに入っていた「ボルトの鍛造」の事例を見て、これはバルブもいけるのではないかと思いました。MSC.SuperForgeのセミナーでいろいろお話を伺い、中空鍛造もシミュレーションできます！と力強いお返事が返ってきたものですから、ベンチマークを依頼しました。

ベンチマークの結果を鍛造品と比較し、成形の状況など、結果として良い傾向が出ていることが分かりましたので、導入を決めました。

MSC.SuperForgeの利用と効果

■新製品の開発

今までにない形状のバルブを鍛造で製作するときに、従来は、金型を設計する人のカンと経験で、この辺は伸びるだろうとか、この辺は伸びにくいから若干Rをゆるめにしようと設計していました。

これをMSC.SuperForgeを使ってある程度試行錯誤し、問題のない結果が出た段階で初めて試打ちを行えば、トライアンドエラーの回数も随分少なくなります。

MSC.SuperForgeでシミュレーションした結果、どうしても成形がうまく行きそうにないときは、上流の設計レベルまでフィードバックして設計変更します。設計にももちろん制約がありますから、議論になりますが、ああでもないこうでもないと言いながら良いものを作っていきます。

設計部から、DXFデータと図面をもらい、型図、鍛上り図を作成します。それから、鍛造型を製作するために3次元CADで形状をモデリングし、この3次元データを利用して鍛造に必要なコロ重量を算出します。また、この3次元データをMSC.SuperForgeに取り込むため、STLに変換します。そのSTLデータでは受け付けてくれないので、光造形用のSTL編集ソフトMAGIC RPで修正すると、集積度が充実します。MAGIC RPは感動するくらい優秀ですね。

■既存製品の改善

それではどう直すかということで、パンチを長くし、パンチ先端部のテーパをなるべく少なくして（B部）、SuperForgeで鍛造シミュレーションしたところ、型に充填されるようになり成形不良は改善されました。

■試作回数の削減と型サイズの検討

試作をするときは、現場の機械を使わせてもらいますから、通常の勤務時間帯にはできず、現場のラインが終わってからになります。MSC.SuperForgeを導入することにより、試作回数が減り、夜間ラインを使っての仕事が減りました。

また、型にかかる負荷の目安が出ますので、どの鍛造機で打でばいいかという目安がでます。

型応力分析まで行って、ここで型に応力集中があるから、割れやすいのではないか、もうひとつ上の大きさの型のサイズにしようなど、即座に検討できます。

今後の課題、展開

現場で困ってることが何点かありますので、それを実際MSC.SuperForgeでシミュレーションして、現象を目で見えるようにする。シミュレーションで一番いいところは目で見えるようになるということですから。

現象が見えると自ずと原因も見えてきます。そうすると対策も打ちやすくなる。その対策を実際に現場に持っていき、うまくいけばこれは当社としても非常に有効ですし、MSC.SuperForgeも優秀だという評価になります。求める姿というのはそこだと思います。ただシミュレーションをしただけで、良かった、悪かったでは趣味の世界で単なるおもちゃです。改善して成果が出せるかがポイントです。

成果を出すには、黄銅材料の物性値、特に高温での応力－ひずみ速度曲線のデータ、摩擦抵抗の摩擦係数これは荷重や伸びに大きく影響しますので、このような基礎データをしっかり取って、現場へフィードバックする動きを取りたいと思います。

もちろん、現場の方のカンと経験が大事なところもありますので、MSC.SuperForgeを改善のためのひとつのツールとしてこういう方法もありますよ、こういうふうにしたらどうですかというような提案で進めていきたいと思います。

最終的には現場改善、不具合改善、新規形状の早期立ち上げと開発リードタイムの短縮、コスト削減とお決まりの言葉ですね。

HZSについて

鍛造分野だけではなく、プレスや押出しなど、他の塑性加工で作られた部品も非常にたくさん生産していますので、MSC.SuperForgeが塑性加工の分野に適用できるシミュレーションシステムに育てば、よりいっそうありがたいですね。HZSがメーカ側にプッシュして要望を上げて欲しいですね。

また、サポートもよくやっていただいていますが、これからもさらにお願いします。

「銅及び銅合金に関する基礎研究、応用技術、生産技術等に関する研究発表講演会（第41回）」で、11月2日（金）に、「C3771黄銅材料の熱間押出しプロセスのFEMシミュレーション」と題して、向井様が発表されます。

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