PAM-STAMP導入事例　Superform USA 社

Superform USA社は、PAMSTAMP 2G を活用して、複雑なツールの反復設計と実現可能性の証明に成功しました

プレス成形解析統合ソリューション
使用ソフト：PAM-STAMP

PAM-STAMP 2Gを活用して、複雑なツールの反復設計と実現可能性の証明に成功 -Superform社-

経緯

超塑性成形（SPF）とは、超塑性材料の薄板を、高温で圧して複雑な形状に成形するという薄板成形方法です。この方法を用いることで、数百パーセントの伸びが実現し、通常の手法では作れない一体成形部品の製造が可能になります。Superformでは、金型設計での微調整および仮想試験において PAMSTAMP 2Gを集中的に使用しています。

評価

「PAM-STAMPを使えば、その独自の機能により、成形プロセスのモデル化を通じて、プレス機の『内側』を見ることができます。この機能により、様々な施策を、実際の変更に先だって、仮想試験できました。モデリングを正しく実施すれば、成形中に生じる微妙な細部まで把握できるので、デリケートな解決策を必要とする問題も確実に解くことができます」

効果

PAM-STAMP 2GとカスタムSPF モジュールにより、かつては23個の部品を溶接して作っていたエアステアが、一体成形品として製造できるようになりました。

Luxferのグループ会社、Superform USA社と、その関連会社Superform Aluminium社 はアルミニウム、マグネシウムおよびチタニウム製の超塑性成形部品の世界最大のサプライヤであり、航空宇宙、自動車、トラック、鉄道、医療システムおよび建築など様々な業界に部品を供給しています。Superform USAが製造している部品は、形状が非常に複雑なため、有限要素モデリングを使ったとしても、結局は実際の成形ツールを作成する段階における信頼性の向上をもたらすだけにとどまっていました。

超塑性成形用の金型を自動作成できるソフトウェアはまだ存在しないため、金型は、工学上の原理に基づいた長年の経験と直感により設計されています。その設計の後で、モデリングの結果に基づ、い反復的に改良を加えていきます。

Superform USA社ではモデリングツールとして、PAM-STAMP 2Gの、超塑性成形プロセスに専用の独自モジュールを含んだバージョンを選択しました。このバージョンでは、金型形状の自動メッシュ分割、ブランク要素のアダプティブメッシュ、実成形速度換算およびマススケーリング、専用アルゴリズムによる部品の加圧サイクルの予測などが可能です。PAM-STAMP 2Gは、複雑な部品の金型設計を改良し、板厚と成形時間を最適化するために活用しています。これにより部品の設計を反復により超塑性成形に適した形に最適化できます。

エアステアとは、小型航空機のドアに組み込まれている4 段の階段のことですが、Superform USA社では、23 個の部品を溶接したアルミニウム製アセンブリに代わり、一体成形の設計を提案しました。これにより、軽量で剛性が高く、低コストのソリューションが実現しました。

最終設計に到達するまでに数回の反復設計を実施し、新設計における滑らかなR 部と面取りされたコーナー部により、局所的な板厚の減少が最小限に抑えられ、完成部品の板厚分布が最適化されました。板厚分布の最適化においては斬新な2 段階成形プロセスが採用され、ツール表面に被せる前に加熱された平らな薄板の特定の領域に対して超塑性的なプレストレッチが与えることで、最終形状の成形を行っています（これらはすべて1 つの圧力サイクルで行われます)。このプレストレッチの役割は重要で、シミュレーションにおいてはプレストレッチが強すぎる場合、しわが発生すると予測されました。下図を見れば、シミュレーションした場合のしわと、実際のしわとが良く合致していることが確認できます。

「PAM-STAMP 2G により板厚予測と成形サイクルの実施スピードが格段に向上しました。金型の設計には直感、経験、創造性が必要ですが、それに加え、現在はシミュレーションを通じて自分たちの発想の実現可能性が検証できるようになりました」
Superform USA、技術担当副社長、 A.J. Barnes 氏

「PAM-STAMP 2G はインターフェースが使いやすく、他のソフトウェアに比べてはるかに短時間で有限要素モデリングが実施できます。今やSuperFormに不可欠のツールです」 
Superform USA社、プロセスエンジニア、 Hari Raman 氏