(57)【要約】相変態／凝固と組み合わせた充填成形および冷却後の部品の突き出しをシミュレートする方法、装置、およびソフトウェア製品。解決領域の幾何学的形状を定義する３次元コンピュータモデルが提供され、境界条件が特定される。解決領域が、メッシュ化され、材料の物理データが取り込まれる。静的平衡方程式が解かれ、部品に対する突き出しプロセスの影響が計算される。【選択図】図５
2012520193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突き出しピンを用いて金型キャビティから部品を突き出すプロセスをシミュレートする方法であって、
解決領域の幾何学的形状を定義する３次元コンピュータモデルを供給することと、
境界条件を特定することと、
複数のセルを有するメッシュを形成すべくモデルに基づいて解決領域を離散化すること、またはメッシュ化されたものをインポートすることと、
関与する材料について物理データを取り込むことと、
前記突き出しプロセスの開始時の初期条件を入手することと、
前記解決領域の少なくとも一部分について静的平衡方程式を解くことと、
前記部品および前記突き出しピンに対する、前記突き出しプロセスの影響を計算することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記部品に対する前記計算された影響には、前記部品の変位および／または前記部品に対する応力および／または前記部品の反りが含まれる、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項３】
前記突き出しシミュレーションの前記初期条件は、独立した充填成形、および／または冷却、および／またはパッキング、および／または相変態、および／または凝固シミュレーションの結果から入手される、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項４】
前記部品突き出しシミュレーションは、充填成形、冷却、パッキング、相変態、および／または凝固プロセスをシミュレートする方法に統合された部分であり、前記充填成形、および／または冷却、パッキング、相変態／凝固プロセスの結果は、前記部品突き出しシミュレーションの前記初期条件として使用される、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項５】
前記金型と前記部品との間の接触シミュレーションを含む、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項６】
前記シミュレーションは、
前記部品に対する局所的歪み、前記部品に対する局所的応力ピーク、接触圧力のいずれか１つ以上を生成することと；
前記部品の冷却のシミュレーションを含むことと；
突き出しピンに対する機械的負荷を含むことと；
のいずれか１つ以上を含む、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項７】
前記結果の視覚化をさらに含む、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項８】
突き出しピンの数、および／または前記突き出しピンの位置、および／または前記突き出しピンの速度、および／または前記突き出しピンの寸法をユーザが選択することを可能にすることをさらに含む、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項９】
前記突き出しピンに対する負荷の計算を含む、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項１０】
前記突き出しピンに関する固体機械的計算を含み、好ましくは、前記ピンについて結果的に生じる応力および歪みに関する情報を提供することを含む、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項１１】
前記突き出しシミュレーションの前記初期条件は、均一な温度分布の前提に基づく、請求項１に記載の部品突き出しシミュレーション方法。
【請求項１２】
プロセッサ、ユーザインターフェース、および突き出しピンにより金型キャビティからの部品の突き出しをシミュレートするアプリケーションを備える装置であって、前記アプリケーションは、前記装置を、
解決領域の幾何学的形状を定義する３次元コンピュータモデルを入手または定義し、
境界条件を特定し、
前記解決領域をメッシュ化するか、またはメッシュ化されたものをインポートし、
関与する材料について物理データを取り込み、
前記突き出しプロセスの開始時の初期条件を入手し、
前記解決ドメインの一部分について静的平衡方程式を解き、
前記部品に対する前記突き出しプロセスの影響を計算する、
ように構成する、装置。
【請求項１３】
突き出しピンにより金型キャビティからの部品の突き出しをシミュレートするコンピュータプログラムコードを少なくとも含むコンピュータ可読媒体であって、
解決領域の幾何学的形状を定義する３次元コンピュータモデルを入手または定義し、境界条件を特定し、前記解決領域をメッシュ化するか、またはメッシュ化をインポートし、関与する材料について物理データを取り込み、
前記突き出しプロセスの開始時の初期条件を入手し、前記解決ドメインの一部分について静的平衡方程式を解き、前記部品に対する前記突き出しプロセスの影響を計算する、
ソフトウェアコードを備える、コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
突き出しピンを使用する金型キャビティからの部品の突き出しをシミュレートするアプリケーションのためのユーザインターフェースであって、
前記ユーザインターフェースは、突き出しピンの数をユーザが定義することを可能にするように構成され、
前記ユーザインターフェースは、前記突き出しピンの位置をユーザが定義することを可能にするように構成され、
前記ユーザインターフェースは、前記突き出しピンの幾何学的形状をユーザが定義することを可能にするように構成され、
前記ユーザインターフェースは、前記突き出しピンが移動する速度をユーザが定義することを可能にするように構成される、
ユーザインターフェース。
【請求項１５】
金型を充填し、かつ突き出しピンを用いて金型キャビティから部品を突き出すプロセスをシミュレートする方法であって、
解決領域の幾何学的形状を定義する３次元コンピュータモデルを供給することと、
境界条件を特定することと、
複数のセルを有するメッシュを形成するためにモデルに基づいて解決領域を離散化すること、
材料について物理データを取り込むことと、
解決領域の少なくとも一部分についてエネルギー方程式およびフロー方程式を解くことと、
時間の関数としてそれぞれのセルにおけるフロー条件および温度条件を計算することと、
前記突き出しシミュレーションの開始条件として、充填成形シミュレーションの結果を使用することと、
前記解決領域の少なくとも一部分について静的平衡方程式を解くことと、
前記部品に対する突き出しプロセスの影響を計算することと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記ユーザインターフェースは、ユーザが、
関与する材料を定義することと；
境界条件を定義することと；
摩擦定義を定義することと；
突き出し定義を定義することと；
結果選択をユーザが定義することと；
の１つ以上を可能にするようにさらに構成される、請求項１２に記載のユーザインターフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、キャビティの充填を伴うプロセス、冷却および相変態（phase transformation）／凝固（solidification）、並びにそれらに続く、キャビティからの部品の取り外しに関する。具体的には、本願は、このようなプロセスのシミュレーションに関する。
【背景】
【０００２】
射出成型プロセスまたは鋳造プロセスの実際の３Ｄシミュレーションは、多くの複雑な方程式系を伴う。これらの複雑な計算に対処するために、シミュレーション方法の効率の向上がこれまでに進められてきた。最適化されたソフトウェアや現代のワークステーションまたはＰＣの処理能力によって、このようなシミュレーションを職場で実行することが可能になり、純粋に科学的な研究分野の外で相応しい程度に十分高速に結果を得ることができ、射出成形品の研究開発部、鋳物工場、および製造業者の技術者によって用いられることが可能になる。
【０００３】
これらのプロセスのシミュレーションに関する高度なバージョンのソフトウェアは、部品の残留応力（residual stress，resulting stress）、反り（warpage）、および変形（deformation）を計算することができ、また、部品の突き出し（ejection）の後についても計算することができる。しかし、プロセスの種類によっては、突き出し中に部品に印加される力はかなりのものであり、更なる変形や応力が部品にもたらされる。既知のプロセスシミュレーションソフトウェアは、部品に対するこのような力の影響を考慮することができていない。ゆえに、設計開発技術者は、作業場で実際に試験を行わずに開発された製品の特徴を正確に予測することができていない。
【摘要】
【０００４】
このような背景から、本願は、キャビティからの部品の突き出しの影響を、部品の残留応力や反り、変形の計算に含めることを可能にするツールが提供されるのであれば、有利であり得ることを認識した。
【０００５】
この目的は、キャビティからの部品の突き出しをシミュレートし、突き出しシミュレーションに基づいて、部品の残留応力や変形を計算する方法を提供することによって達成される。
【０００６】
また、上記目的は、キャビティからの部品の突き出しをシミュレートし、突き出しシミュレーションに基づいて、部品の残留応力や変形を計算するためのソフトウェアコードを含むコンピュータ媒体を提供することによって達成される。
【０００７】
また、上記目的は、キャビティからの部品の突き出しをシミュレートし、突き出しシミュレーションに基づいて、部品の残留応力や変形を計算するアプリケーションのためのユーザインターフェースを提供することによって達成される。
【０００８】
上記の方法、装置、コンピュータ可読媒体、およびユーザインターフェースに関するさらなる利点、特徴、および特性については、詳細説明部からさらに明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書の以下の詳細な説明では、図示する例示的実施形態を参照して、本書の教示についてより詳細に説明する。
【図１Ａ】第１の状態における、金型を含む射出成形機の断面図を図示する。
【図１Ｂ】第２の状態における、図１Ａの射出成形機の断面図を図示する。
【図１Ｃ】第３の状態における、図１Ａの射出成形機の断面図を図示する。
【図２Ａ】第１の状態における、ダイカスト機の断面図を図示する。
【図２Ｂ】第２の状態における、図２Ａのダイカスト機の断面図を図示する。
【図２Ｃ】第３の状態における、図２Ａのダイカスト機の断面図を図示する。
【図２Ｄ】第４の状態における、図２Ａのダイカスト機の断面図を図示する。
【図３】例示的実施形態に従う充填成形および部品冷却プロセスをシミュレートする基本的なプロセスステップをまとめるフローチャートの第１の部分である。
【図４】図３のプロセスの第２の部分である。
【図５】例示的実施形態に従う、部品突き出しプロセスをシミュレートする基本的なステップをまとめるフローチャートである。
【図６】例示的実施形態に従う、充填成形および部品突き出しシミュレーションソフトウェアのスクリーンショットであり、突き出しプロセスをシミュレーションに含めるかの選択の様子を図示する。
【図７】図６のシミュレーションソフトウェアのスクリーンショットであり、材料および突き出しピンの選択の様子を示す。
【図８】図６のシミュレーションソフトウェアのスクリーンショットであり、機械的境界条件ひいては突き出しピンの制御（動き）の選択の様子を示す。
【図９】図６のシミュレーションソフトウェアのスクリーンショットであり、突き出しシミュレーションの摩擦の定義の選択の様子を示す。
【図１０】図６のシミュレーションソフトウェアのスクリーンショットであり、突き出しの定義の選択の様子を示す。
【図１１】図６のシミュレーションソフトウェアのスクリーンショットであり、出力結果の選択の様子を示す。
【図１２】図５のシミュレーションソフトウェアによる、充填成形および冷却／パッキング／凝固プロセスシミュレーションの結果を示すスクリーンショットである。
【図１３】図５のシミュレーションソフトウェアによる、充填成形および冷却／パッキング／凝固プロセスシミュレーションの結果を示すスクリーンショットである。
【図１４】図５のシミュレーションソフトウェアによる、充填成形および冷却／パッキング／凝固プロセスシミュレーションの結果を示すスクリーンショットである。
【図１５】図１２から図１４の充填成形および冷却／パッキング／凝固プロセスシミュレーションで得られた部品の突き出しを図示する。
【図１６】図１２から図１４の充填成形および冷却／パッキング／凝固プロセスシミュレーションで得られた部品の突き出しを図示する。
【図１７】図１２から図１４の充填成形および冷却／パッキング／凝固プロセスシミュレーションで得られた部品の突き出しを図示する。
【図１８】図１２から図１４で充填成形がシミュレートされた部品の応力および変位を用いて、突き出しプロセスシミュレーションの結果を図示する。
【図１９】図１２から図１４で充填成形がシミュレートされた部品の応力および変位を用いて、突き出しプロセスシミュレーションの結果を図示する。
【図２０】図１２から図１４で充填成形がシミュレートされた部品の応力および変位を用いて、突き出しプロセスシミュレーションの結果を図示する。
【図２１】図１２から図１４で充填成形がシミュレートされた部品の応力および変位を用いて、突き出しプロセスシミュレーションの結果を図示する。
【図２２】単一の突き出しピンを使用する場合の突き出しプロセスシミュレーションの結果を示す図であって、図１２から図１４で、充填成形，冷却，相変態がシミュレートされた部品についての応力および反りを用いて示す。
【図２３】単一の突き出しピンを使用する場合の突き出しプロセスシミュレーションの結果を示す図であって、図１２から図１４で、充填成形，冷却，相変態がシミュレートされた部品についての応力および反りを用いて示す。
【図２４】より多くのピンを含むより現実的なシナリオにおける、突き出しピンに対する接触圧力のシミュレーション結果を図示する
【詳細説明】
【００１０】
以下の発明を実施するための形態では、本願の教示に従うユーザインターフェース、方法、およびソフトウェアについて、例示的実施形態を参照して詳述する。
【００１１】
図１は、射出成形機１を図示する。射出成形機にはスクリュー２が設けられ、スクリュー２には、ホッパー３から投入されるポリマーペレットが供給される。ポリマーペレットは、スクリュー２および加熱要素４の作用によって、粘性の塊に変換され、高圧下で、金型半体６と７との間の金型キャビティ５に入る。金型キャビティは、図面において、生産される部品５で充填される。突き出しピン８は、アクチュエータ９の作用によって移動する。
【００１２】
部品が十分に冷却された後、金型は、金型半体６を引き離すことによって開放される（図１Ｂ）。
【００１３】
次に、突き出しピン８は、アクチュエータ９の作用のもと、金型キャビティから部品５を押し出す。
【００１４】
成形機および射出成形製造サイクルについては、当技術分野において周知であるため、本明細書においてさらに詳細に説明しない。
【００１５】
図２Ａは、ダイカスト機１０を図示する。ダイカスト機１０は、２つの金型半体（固定金型半体１６および可動金型半体１７）により形成されたダイ（金型）と、プランジャ１２に連結されたチャンバ１４と、アクチュエータ１９の作用により移動する突き出しピン１８とを有する。
【００１６】
ダイカスト機１０のチャンバ１４は、取鍋１３を使用して、液体金属で充填される。
【００１７】
次のステップにおいて、プランジャ１２は、液体金属をチャンバ１４から金型キャビティ内に押し込む（図２Ｂ）。
【００１８】
生産部品１５が十分に冷却され、かつ凝固すると、可動金型半体１７を引き離すことによりダイを開放する（図２Ｃ）。
【００１９】
その後、突き出しピン１８は、アクチュエータ１９の作用のもと、可動金型部分１７から部品１５を押し出す（図２Ｄ）。
【００２０】
ダイカスト機およびダイカスト製造サイクルについては、当技術分野において周知であるため、本明細書においてさらに詳細に説明しない。
【００２１】
しかし、部品５、１５が依然として比較的熱いという事実により、突き出しピン８、１８により部品５、１５に印加された力は、圧痕や、ピンによる部品の窪み、局所的材料応力等の歪みを部品５、１５にもたらし得る。
【００２２】
射出成型プロセスまたはダイカストプロセスの数値シミュレーションを、図３および図４に図示するプロセスに関する例示的実施形態に従って、コンピュータ上で行うことができる。
【００２３】
シミュレーションの主要なステップは、概ね以下の通りである。
【００２４】
ステップ２０：シミュレーション領域の幾何学的形状に関するデジタル表現を供給する。
【００２５】
ステップ２１：計算領域（計算ドメイン）を多数の小要素に区分するメッシュ化を行う。これらの小要素は、（様々な解法アルゴリズムを利用する）微分方程式の離散化のための基礎であり、このようにして、シミュレートされる物理的現象に対する解を探索する。
【００２６】
ステップ２２：様々な材料領域に関して必要な物理データをシミュレーションモード１（データベースまたはデータバンク）に取り入れる。
【００２７】
ステップ２３：シミュレーション計画の境界条件を特定する。
【００２８】
ステップ２４：熱物理的材料特性、フローフロント、温度等の初期条件を設定する。
【００２９】
ステップ２５：領域全体の熱方程式、および全流体セルに関するフロー方程式を、質量保存、エネルギー保存、運動量保存の方程式を用いて解く。
【００３０】
ステップ２６：このステップでは、フローフロントを移動し、新しいフローフロントに従って境界条件を設定し、化学反応等の追加の量を計算し、セルが凝固するかを検証する。
【００３１】
ステップ２７：充填成形プロセスが完了したかを検証する。完了していない場合、シミュレーションは、次の時間ステップも継続し、プロセスはステップ２５に戻る。
【００３２】
ステップ２８：部品がまだキャビティ内にある状態での、冷却段階の開始である。冷却段階またパッキング段階中に、変態／凝固が起こり、粘性の塊が固体部品になり、冷却および変態中にその典型的な機械的特性を蓄積し、収縮効果、変形力により影響を受け、局所的な応力および反りがもたらされる。
【００３３】
ステップ２８：部品が依然として金型またはダイの中にある状態で、エネルギー方程式および平衡方程式を解く。
【００３４】
ステップ２９：相変態（phase transformation）や、硬化現象（hardening phenomena）、微細構造（micro structure）、温度、機械場（mechanical field）を予測する。
【００３５】
ステップ３０：部品とダイとの間の接触界面の位置を決定する。
【００３６】
ステップ３１：境界条件を更新する。
【００３７】
ステップ３２：キャビティ内の冷却プロセスが完了したか否かが判断され、キャビティ内の冷却プロセスが完了していない場合は、プロセスはステップ２８に戻り、キャビティ内の冷却プロセスが完全に完了している場合は、プロセスは次のステップに進む。
【００３８】
ステップ３３：突き出しプロセスをシミュレートするかを決定する。突き出しプロセスをシミュレートする場合は、プロセスはステップ５０に進む。突き出しシミュレーションの詳細は、図５を参照してより詳細に説明される。
【００３９】
突き出しをシミュレートしない場合、プロセスは、ステップ３４に移動して、シミュレーションの結果を保存し、かつユーザの選択により、それをグラフィック表示または数値表示として、ＰＣまたはワークステーション等のコンピュータのディスプレイ上に表示する。
【００４０】
突き出しプロセスをシミュレートする場合のステップ５０の詳細は、図５のフローチャートにおいて、例示的実施形態を参照して図示される。プロセスのこの部分では、静的平衡方程式（static equilibrium equation）が、数値アルゴリズムを使用して解かれる。
【００４１】
ステップ５１：熱物理材料特性の初期条件を設定する。好ましくは、充填成形／冷却シミュレーションの結果が使用される。
【００４２】
充填成形や、冷却、パッキング、相変態、凝固の以前のシミュレーション結果は保存可能である。突き出しシミュレーションを、充填成形シミュレーションの不可欠な部分として実行する必要はない。突き出しシミュレーションの初期条件は、均一な温度分布という前提に基づいてもよい。
【００４３】
ステップ５２：開放／除去されていたダイ／金型部品からの拘束を取り除く。
【００４４】
ステップ５３：突き出しピンの位置を更新する。
【００４５】
ステップ５４：領域全体または領域の部分について静的平衡方程式を解く。オプションで、冷却および収縮も、領域全体または領域の部分について熱方程式を解くことによって決定され得る。
【００４６】
ステップ５５：システムの変形を判断する。
【００４７】
ステップ５６：部品内での初期応力や、突き出しピンにおける初期応力を判断する。
【００４８】
ステップ５７：接触状態および試験応力を更新する。
【００４９】
ステップ５８：接触状態が安定しているかを判断し、接触状態が安定していない場合はプロセスをステップ５４に戻し、接触状態が安定している場合はプロセスをステップ５９に進ませる。
【００５０】
ステップ５９：突き出しプロセスが完了したかが検証され、突き出しプロセスが完了していない場合、シミュレーションは、次の時間ステップを継続し、プロセスは、ステップ５３に戻って、ピンの位置を更新する。
【００５１】
突き出しプロセスが完了した場合、シミュレーションはステップ６０に進み、温度、および部品が金型またはダイの外部にある機械場、例えば、温度、収縮、反り等を、射出成形、冷却、パッキング、相変態／凝固シミュレーション、および突き出しシミュレーションから得た情報を使用して計算する。
【００５２】
次いで、プロセスは、ステップ６１に移動し、シミュレーション結果をグラフィック表示または数値表示として、ＰＣまたはワークステーション等のコンピュータのディスプレイ上に表示する（突き出しシミュレーションが、充填成形、冷却／パッキング／相変態／凝固シミュレーションの不可欠な部分であるならば、これは、図４のステップ３４に戻ってもよい）。
【００５３】
ステップ５８における収縮および反り計算は、固体機械的計算（solid mechanical calculation）である。この場合、支配方程式は、静的平衡方程式であり、すなわち、計算領域における力平衡である。
【００５４】
ある実施形態では、突き出しシミュレーションは、突き出しピンに関する固体機械的計算も含み、ピンについての残留応力および歪みに関する情報を提供する。
【００５５】
この種類の計算では、材料は、時間の関数としての温度差から生じる熱歪みによって、さらに、例えば、相変態または硬化から生じる容積変化によって負荷を受ける。領域における不均一な収縮／膨張に起因して、または、例えば周囲のダイから生じる境界条件もしくは定義された突き出しピンにより与えられた適用境界条件に起因して、応力が、材料領域内部に蓄積される。材料が、収縮／膨張に対して拘束されない場合、材料は、応力を蓄積する代わりに変形する。典型的には、部品が金型／ダイ内部にあり冷却される場合、部品は、内側金型部品の周りで収縮する。金型／ダイ内部における部品の冷却が長過ぎる場合、部品は、抜け出せない状態になり始める。ゆえに、部品を取り外すことが困難になるため、部品を突き出すために必要な力が、摩擦の増加に起因して増加する。
【００５６】
支配方程式（平衡方程式）に加え、部品と金型／ダイとの間の界面問題は、接触アルゴリズムによって解かれる。このアルゴリズムは、部品材料が金型の包囲範囲で収縮する場合に、金型／ダイからの拘束が増すことを確認する。また、このアルゴリズムは、部品材料と金型／ダイとの間に間隙が形成され、その場合は部品材料が金型／ダイから離れて収縮することも確認する。
【００５７】
突き出しプロセスをモデル化するために、接触アルゴリズムは、アルゴリズムが接触を検出した界面において、すなわち、接触圧力が蓄積された界面において、摩擦を含む。この接触圧力は、部品と金型ダイ／コアとの間の摩擦に関連付けられ、例えば、クーロンの摩擦法則によってモデル化することができる。
【００５８】
負荷／変形を受ける場合の、負荷に対する材料の反応、すなわち、材料中に蓄積する内部応力のレベルは、構成則（constitutive law）によって説明される。モデル化のこの部分について、ソフトウェアは、非線形材料モデルを使用する。これは、典型的には、全負荷の履歴を記述するため、および過渡応力や残留応力、変形をより正確に予測するために必要である。
【００５９】
ある実施形態では、以下の応力結果を選択して計算することができる。
・  変位（Displacement）
・  垂直応力（Normal Stress）
・  せん断応力（Shear Stress）
・  機械的垂直歪み（Mechanical Normal Strain）
・  機械的せん断歪み（Mechanical Shear Strain）
・  垂直歪み速度（Normal Strain Rate）
・  ミーゼス応力（von Mises Stress）
・  主応力（Principal Stress）
・  参照歪み（Reference Strain）
・  全歪み（Total Strain）
・  せん断歪み速度（Shear Strain Rate）
・  参照歪み速度（Reference Strain Rate）
・  主歪み（Principal Strain）
・  主歪み速度（Principal Strain Rate）
【００６０】
「変位」は、鋳造部品または成形部品の反りまたは歪みを示すことに留意されたい。
【００６１】
また、金型インサートも定義することができる。充填／冷却／パッキング／相変態／凝固中のインサートの変形を考慮に入れることができる。
【００６２】
パッキング段階および冷却段階中、成形品は、金型に対して熱を失い、収縮し始める。しかし、金型は、成形品の自由収縮を妨げる。場所によっては、成形品は金型壁との接触を失い、その場合はより自由に収縮する。他の場所では、収縮によって、金型に対する接触圧力が強められ、成形品は、金型の細部、例えば、コアまたはピン上で収縮する。この金型との強力な接触により、成形品の収縮が大幅に制限され、ゆえに、内部応力が蓄積される。
【００６３】
加えて、高いパッキング圧力により、リブ状範囲において類似の影響がもたらされ得る。リブが過剰にパッキングされる場合、熱収縮は、成形品がリブ範囲における金型壁から離れて収縮するほど十分ではない。結果として、内部応力が増加する。
【００６４】
突き出しシミュレーションソフトウェアは、成形品（部品）とキャビティ壁との間の相互作用を自動的に検出する。界面は、接触表面として定義され、成形品（部品）に拘束を適用するために使用される。
【００６５】
シミュレーションにおいて、これは以下を意味する。
・  成形品は、金型壁から離れて局所的に収縮することができ、この場合、拘束は、対応する界面領域から除去される。
・  または、成形品は、金型壁上で収縮する。この場合、対応する界面／接触面は、接触面に垂直な（金型壁に直角な）方向に拘束される。拘束に起因して、成形品は、接触面を貫通すること、もしくは金型壁を越えて収縮することができない。
【００６６】
ある実施形態では、以下のデータが、シミュレーションに取り入れられ、シミュレーションソフトウェアのユーザによって判断されることができる。
・  ツール（ダイ／金型）：
・  剛性（構成）
・  冷却
・  材料  
・  熱特性
・  摩擦特性／表面粗度
・  部品（成形品）：
・  壁厚さ  
・  断面
・  平面投影
・  アンダーカット
・  ポリマーまたは金属合金：
・  摩擦特性
・  機械的特性
・  熱物理データ
・  収縮特徴
・  プロセスパラメータ：
・  圧力曲線
・  温度発達
・  接触温度
・  突き出しピンの動き
【００６７】
ワークステーションやＰＣ上で稼動するシミュレーションソフトウェアのユーザインターフェースによって、ユーザは、突き出しピンの位置、突き出しピンの直径、および突き出しピンの（制御）動作条件等の、プロセスパラメータを変化させることが可能になる。
【００６８】
これについては、図６から図１１において、シミュレーションソフトウェアの例示的実施形態のスクリーンショットを参照して図示される。
【００６９】
図６は、突き出しシミュレーションが、充填成形および冷却／パッキングシミュレーションに含まれるか否かを選択する可能性をユーザに与えるスクリーンショットを示す。
【００７０】
図７は、材料および突き出しピンをユーザが選択することができる方法を示すスクリーンショットである。
【００７１】
図８は、突き出しピンの動きをも定義することができる機械的境界条件、すなわち、ピンの動きの入力パラメータをユーザが編集できる方法を示すスクリーンショットである。
【００７２】
図９は、摩擦の定義の選択の様子を示すスクリーンショットである。
【００７３】
図１０は、突き出しプロセスを開始する時／方法を定義するためのスクリーンショットを示す。例として、例えば、"自動"（「最終金型開放時」＝デフォルトエントリ）が挙げられ、またはユーザは、時間を定義することができ（「時間依存、秒後」）、これは冷却段階の開始に関連する。このスクリーンショットでは、突き出しプロセスの開始は、金型の最終部品の開放時と定義されている。
【００７４】
図１１は、シミュレーションプロセスの終了時に記録／表示される結果の選択に関するスクリーンショットを示す。
【００７５】
図１２から図１４は、充填成形および冷却／パッキング／相変態／凝固シミュレーションの結果を示すスクリーンショットである。図１２は、充填成形プロセスの開始時における充填成形の様子を示す。図示するように、フローは、依然として、極めて堰（ingate）に近い。図１３では、堰からのフローは、ほぼ途中段階まで移動し、図１４では、キャビティは、完全に充填される。充填段階の終了時に、部品（成形品）と金型との間の熱伝達に起因して、材料の相状態（phase state）が変化した範囲が局所的に存在する。冷却段階が続き、部品から金型に熱が伝達される。材料は、局所冷却条件に従って、その相状態を変化させる。材料は、材料に対する外圧によってパッキングされる。粘性の塊は、固体材料に変化する。このプロセスの間、典型的な機械的特性が蓄積される。冷却中および相変態中、材料は、典型的には収縮する。収縮が金型壁により妨げられる範囲では、材料は、金型上に収縮する。
【００７６】
スクリーンショットでは、材料の種々の区分の温度が、スクリーンショットの右側の基準を参照して色で図示される。白黒／グレースケールバージョンでは、これは、色の表現に関する特許または特許出願書における制限により、認識することが難しい場合がある。
【００７７】
本例では、充填成形や、冷却／パッキング／相変態／凝固のシミュレーションの結果は、突き出しのシミュレーションに使用される。図１５から図１７は、図１２から図１４のスクリーンショットで説明された充填成形シミュレーションで得られた部品５の突き出しプロセスを図示する。
充填成形シミュレーションが図１２から図１４のスクリーンショットをもたらした部品５の突き出しプロセスを図示する。部品５は、突き出しピン８によって、可動金型半体７から突き出される。本例では、図示目的のために２つの突き出しピン８のみしか存在しない。しかし、射出成形等の実際の金型では、多数の突き出しピンが存在してもよい。図１５では、参照数字７７の範囲は、部品５が金型半体７上に収縮した範囲を示し、参照数字６６の範囲は、部品５と金型半体６との間の間隙が存在する範囲を示す。図１６では、金型半体６が引き離され、図１７では突き出しプロセスが進行中である。
【００７８】
図１８から図２１は、部品および突き出しピンの変位を図示するスクリーンショットの形式によって、突き出しプロセスシミュレーションの結果を示す。部品の種々の方向における局所的応力、歪み、または局所的変位は、色の変化によって視覚化されることができる。これらの図面では、図面の上から下の方向における応力は、色で表示され、図面ではグレースケールの変化として認識されることができる。加えて、部品の相対的変位は、誇張された歪みによって視覚化される。特に図２１では、突き出しピンと接触する部品の角は、他の２つの角よりもさらに上方に押し出されていることが分る。
【００７９】
図２２から図２３は、中心に位置する単一の突き出しピンを使用する場合の、部品における応力を図示するスクリーンショットの形式によって、突き出しプロセスシミュレーションの結果を示す。部品に対する応力レベルは、スクリーンショットにおける色の変化によって図示され、図面では、グレースケールの変化として認識されることができ、部品の右側の基準４０に関連する。図２２では、中心に位置する突き出しピンの、部品におけるミーゼス応力に対する影響が示される。図２３では、部品における応力が再度視覚化される。加えて、突き出しピンによる部品の局所的変位は、誇張された歪みによって視覚化される。この状況では、突き出しピンは、箱形状構成要素の中心の大幅な変形をもたらす。
【００８０】
図２４は、突き出しプロセスの時点中の突き出しピンの組に対する接触圧力を図示するスクリーンショットの形式によって、突き出しプロセスシミュレーションの結果を示す。この情報を使用して、所要の突き出し力を推定することができ、突き出し中に部品に作用する局所的力を判断することができる。
【００８１】
上述の本書の教示の種々の側面は、単独で、または種々の組み合わせで使用してもよい。本書の教示は、好ましくは、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって実装されるが、ハードウェアまたはソフトウェアにおいて実装されてもよい。
【００８２】
本書の教示は、多数の利点を有する。様々な実施形態または実装は、以下の利点のうちの１つ以上をもたらし得る。これが包括的なリストではなく、本明細書に説明されない他の利点も存在し得ることに留意されたい。本書の教示の１つの利点として、成形品のシミュレーション結果を改善するためのツールを提供することが挙げられる。本書の教示の別の利点として、ダイ／金型内部における充填成形および冷却後の部品の突き出しの影響をシミュレーションに考慮可能である方法を提供することが挙げられる。本書の教示のまた別の利点として、充填成形、冷却、パッキング、相変態／凝固後の部品の突き出しの影響をシミュレーションに考慮可能である装置を提供することが挙げられる。本発明のさらなる利点として、金型キャビティからの部品の突き出しプロセスのシミュレーションに必要なパラメータの入力を可能にするユーザインターフェースを提供することが挙げられる。
【００８３】
本書における教示について例示目的で詳細に説明したが、このような詳細説明が、単にそのような目的のためのものであり、当業者が、これらの教示の範囲を逸脱することなく変形を加えてもよいことを理解されたい。
【００８４】
例えば、上記の教示は、射出成型プロセスおよびダイカストプロセスに関して説明されているが、上記の教示を、ブロー成形等の他の種類の充填成形プロセスに適用してもよいことを理解されたい。
【００８５】
前述の説明において記載された特徴は、明示的に記載された組み合わせ以外の組み合わせで使用されてもよい。
【００８６】
前述の明細書において、特別に重要であると考えられる本書の教示の特徴に留意するよう試みたが、本明細書において参照および／または図示されたいかなる特許可能な特徴または特徴の組み合わせに関しても、それに関して特に強調されたか否かに関わらず、本願人は保護を主張することを理解されたい。
【００８７】
用語の「備える」は、請求項において使用する際、他の要素またはステップを除外しない。単数形の用語は、請求項において使用する際、複数形を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、請求項に記載するいくつかの手段の機能を実行してもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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