精密金型製造と射出成形に特化し、構造設計・シミュレーション検証・金型・成形・組立を一体化し、世界中の顧客に高い一致性を持つ樹脂部品の量産サービスを提供します。
工法とサービス
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金型着手前に、有限要素法で製品を「落とし、押し、振る」。全体落下、小球衝撃、押圧強度、振動疲労をすべてPC上で実行し、応力・ひずみ結果で構造改良を導き、試行錯誤コストを金型からシミュレーションへ移す。
シミュレーション自体は難しくありません。難しいのはシミュレーション結果を実物の落下試験結果と一致させることです。私たちの強みは、20年にわたる射出成形量産データと試験ベンチマークの蓄積にあります。
自社でエンジニアリングプラスチックの材料ライブラリ（ABS／PC／PC+ABS／PP／PA+GF／POM／TPU など）を構築。弾塑性曲線、破断ひずみ、ひずみ速度相関を含み、単一の縦弾性係数で誤魔化すことはしません——これが落下シミュレーションの精度を分かつ第一の分水岭です。
射出成形品の強度は等方性ではありません。Moldflow の繊維配向と残留応力の結果を有限要素モデルにマッピングし、ガラス繊維強化品（PA+GF）のシミュレーション結果を実際の破断位置に近づけます。
シミュレーション技術者と構造技術者は同一チーム。問題を見つけても報告書を出すだけでなく、構造変更の具体案を直接提示する。リブをどこに足すか、R角をいくつにするか、クリップをどれだけ長くするかを一度に明確にする。
自社の落下・衝撃試験条件と、シミュレーション—実測の反復ベンチマークにより、一連の補正経験（接触パラメータ、減衰、破損基準）を蓄積し、「シミュレーションは通ったのに実物が割れた」という事態を回避します。
落下姿勢（6 面＋12 棱＋8 角）、ボール落下仕様、押し込み・ねじり工況は、IEC／GB／ASTM／ISTA および顧客の社内規格に基づきライブラリ化されており、プロジェクトではゼロから定義せず直接呼び出せます。
報告書はモデル説明、材料パラメータ出所、メッシュと境界条件、コンター結果、判定基準評価、および改善提案を含む。フォーマットは顧客テンプレートに合わせられ、顧客の品質部門またはエンドカスタマーの審査にそのまま提出可能。
樹脂構造部品と完成品の力学信頼性を中心に、陽的衝撃から陰的強度、モーダルから疲労までの総合的な解析能力を提供。
1.0／1.2／1.5mなどの高さで、6面＋12稜＋8角の計26通りの姿勢による自由落下をシミュレーションし、割れ・スナップフィットの破損・内部部品の衝撃を特定します。
鋼球／ステンレス球の自由落下衝撃をパネル、レンズ、画面、筐体に与え、局所的なへこみ、き裂発生、貫通リスクを評価。ASTM D5628に準拠します。
10ステップの標準化プロセスで、各ステップを記録・検証可能。モデル出所・材料出所・メッシュ品質・境界条件・判定基準のすべてをレポートに記載します。
規格／高さ／姿勢
非荷重ディテールの抑制
弾塑性＋破壊
メッシュ品質と収束制御
摩擦／拘束
Explicit／Implicit
応力／ひずみ／変位
合格／リスク／故障
構造最適化提案
実測再確認・修正
シミュレーションの結論は明確な判定基準に基づく必要があります——「見た目は大丈夫」ではなく、定量化されたひずみ、変形、安全余裕です。
| 工況カテゴリ | 代表的パラメータ設定 | 参考基準 | 判定基準 |
|---|---|---|---|
| 本体自由落下 | 高さ 1.0／1.2／1.5 m。コンクリートまたは鋼板の剛性床。6 面＋12 稜＋8 角 | IEC 60068-2-31、GB/T 2423.8 | 筐体に貫通亀裂がないこと。相当塑性ひずみ < 材料の破壊ひずみの70％。スナップが外れないこと。内部部品に接触干渉がないこと。 |
| 包装輸送落下 | 重量で落下高さを階級分け。包装付／裸での対照。複数回落下の累積。 | ISTA 1A/2A、GB/T 4857.5 | 製品機能は正常；外観に明確な変形なし；緩衝部の吸収エネルギーが設計予想を満たす。 |
| 小球衝撃（落球） | 鋼球 Φ13～Φ50mm、質量8g～500g。落下高さ0.3～1.3m。中心と角への命中 | ASTM D5628、GB/T 2611 | 衝撃点にひび割れ・貫通なし；透明部品の破砕なし；へこみ深さが許容範囲内。 |
| パネル／ボタン押下 | 静圧 30～200N；圧子 Φ6～Φ12mm または指圧モデル | お客様社内規格／IEC 60950 関連条項 | 最大変位 < 設計クリアランス；応力 < 降伏強度／安全率 1.5 |
| 本体ねじりと曲げ | トルク 0.5–5 N·m；3点曲げスパンは製品長に応じて | 顧客社内規格 | 永久変形なし；構造部応力 < 降伏強度；画面に異常荷重なし |
| ラッチ挿抜 | 挿抜速度 10～100mm/min；10～50回のサイクル | 顧客社内規格 | 挿入力は組立許容範囲内。保持力 > 設計しきい値。サイクル後も残留変形・破断なし |
| モードとランダム振動 | 周波数5～2000Hz。PSDスペクトルは車載／輸送条件に基づく。 | GB/T 2423.10、ISO 16750-3 | 1次固有振動数が励振主周波数を回避；応力が疲労限度未満；予測寿命が要求を満たす。 |
| 高低温度サイクル | −40℃～85℃のサイクル。モールドフロー反り初期応力と組合せ。 | GB/T 2423.22 | 寸法変化が公差内；組立応力でひび割れなし；シール面の圧縮量が基準を満たす。 |
相当塑性ひずみと材料破壊ひずみの比 < 0.7。バッチと工程のばらつきに備え、30％の安全余裕を確保。
最大変位は設計上の逃げクリアランスを下回り、落下瞬間に画面・バッテリー・PCB が圧縮されないようにします。
クリップ・ボス・溶接線は衝撃中に外れず抜けず、保持力は設計しきい値を上回る。
衝撃後もキーストローク・開閉感・シール圧縮量が許容範囲内に留まり、製品機能に影響なし。
落下シミュレーションの精度は8割が材料モデルに依ります。当社は材料ファミリーごとに弾塑性曲線、破断ひずみ、速度依存パラメータを保守し、実測で修正します。
弾塑性＋ひずみ速度依存。筐体や構造部品に多用。落下特性は塑性変形によるエネルギー吸収が主体のため、ウェルドライン位置に注意が必要。
耐衝撃性に優れる一方、切欠きに敏感です。シミュレーションの重点は R 角と応力集中部の最大主ひずみです。
靭性と剛性を兼ね備え、民生用電子機器と車載部品の主力材料。構成曲線は PC 含有率のグレード別に校正。
大変形での吸エネルギが顕著で、大変形非線形解法が必要。永久変形とヒンジ部疲労に注目。
ガラス繊維強化により力学的な異方性が顕著。モールドフローの繊維配向マッピングと組み合わせることで、破断位置の予測精度が大幅に向上します。
歯車や摺動部に多用。疲労とクリープに注目。衝撃靭性が低く、鋭角の検証を重視。
超弾性構成則（Mooney-Rivlin／Ogden）で記述し、緩衝吸収エネルギーとシール圧縮挙動を評価。
脆性破壊基準（最大主応力）、落球衝撃の破損リスクが核心的関心事。
ナット・ブラケット・シールドなどには金属弾塑性モデルを適用し、樹脂との接触応力と抜けリスクを評価します。
材料パラメータの出典：サプライヤー公式の物性表 & 森瑞独自の材料データベース（13 の樹脂ファミリー、90+ の工場内グレードの密度・乾燥・成形パラメータを含む）。 重要なプロジェクトでは、実測の引張／衝撃試験片による検量線を作成し、シミュレーションの信頼性をさらに高めることも可能です。材料データベースを見る →
陽的・陰的の二重ソルバー体系。ワークステーションの計算能力と組み合わせ、落下衝撃の高い非線形性と静的強度解析の精度要求を両立。
モデル記述・材料パラメータと出所・メッシュ統計・境界条件・コンター結果・判定評価・結論を含み、そのまま外部へ提出可能。
優先順位で並べた具体的な改型アクション：リブ／R角／肉厚／スナップフィット寸法／材料置換。想定改善幅を付記。
応力／ひずみ／変位のコンター図、落下プロセスのアニメーション（GIF／MP4）で、設計レビューでの直感的な共有に便利。
改善前後の定量比較（最大ひずみ・最大変位・安全余裕）で設計判断を支えます。
お客様の要件に応じてinp／cdbなどのソルバーモデルファイルを納品。お客様社内での再計算や二次解析に便利。
推奨する実測検証方案（落下姿勢の優先順位、測定点配置）を提示し、限られた実物試作を最も重要な箇所に活用。
以下は代表的なシミュレーションプロジェクトの類型です（例であり特定の顧客ではありません）。落下、衝撃、強度検証の実際の適用を示します。
26 姿勢スキャンにより、角落下時に上ケースのクリップ根部で塑性ひずみが基準超過と特定されました。根部 R を 0.8 mm に拡大し、三角リブを追加することで最大塑性ひずみは 42% 低下し、実物落下試験は一度で合格しました。
Φ38mm鋼球を1.0m落下高で装飾パネル中心に衝撃。原案のPMMAレンズは最大主応力が破断強度を超えた。PCレンズ＋裏面リング補強リブに変更後、応力は安全域へ低下し、落球試験で割れなし。
PA+GFブラケットの1次モードは車体加振の主要周波数に近く、ランダム振動下の根部疲労寿命が不足する。リブの向きを調整して1次周波数を38%上げ、予測寿命を一桁向上させた。
医療用 PC 筐体は、150 N のパネル押し込みと 1.2 m 落下の両方を同時に検証しました。局部の肉厚追加と内部支持柱の設計により、押し込み変位は 1.4 mm から 0.5 mm へ低下し、かつ落下でも割れません。
シミュレーションの価値はコンター図の美しさではなく、金型を1回少なく開け、試作を1ロット少なく落とし、構造を1版少なく改めることにある。以下は代表的なプロジェクト統計。
シミュレーション-実測一致率
レポート期日通り納品率
故障位置的中率
注：上記は代表的プロジェクトの統計範囲です。シミュレーションは工学的予測手段であり、その精度は材料ロット、成形プロセス、組立状態、実使用条件の影響を受けます。重要安全部品は実物試験を最終受入れ基準とし、シミュレーションは方案選別とリスクの事前評価に用います。
問題ごとに異なる解法が必要。タグをクリックし、製品に必要な解析の種類を迅速に判定。
製品全体の耐落下能力の評価に適しています。求解時間は短く（ミリ秒オーダーの物理時間）、しかしメッシュと接触設定の要件は厳しく、消費電子で最も一般的な検証手法です。
手持ち／携帯製品、筐体強度に不安、クリップ構造が複雑、顧客が落下試験を明示要求。
完成品の 3D モデル（内部主要部品を含む）、材料グレード、落下高さと姿勢の要件、部品重量分布。
各姿勢の最大塑性ひずみ／変位の順位付け、破損リスク箇所の特定、構造改善の優先順位。
全体ではなく局所に特化：パネル・レンズ・画面カバーが集中衝撃を受けた際の割れとへこみ。モデルは局所化でき、計算量が小さく反復が早いです。
大面積の平板／透明部品、落下球試験（ボールドロップ試験）が必要なパネル、材料をPMMAからPCへ変更する場合の評価が対象です。
衝撃領域の3Dデータ、鋼球仕様と落下高さ、背面支持構造、材料の脆性パラメータ。
最大主応力／ひずみ、き裂発生位置、許容落下高さ上限、裏面支持リブ最適方案。
長期または緩やかな荷重下の変形と降伏を評価。計算が安定し結果が直観的で、キーの感触・パネルの剛性・組立の予圧評価に適している。
| 比較項目 | 静強度解析（陰的） | 落下衝撃解析（陽的） |
|---|---|---|
| 荷重速度 | 緩慢／準静的 | ミリ秒級高速衝撃 |
| 注目結果 | 最大変位、降伏リスク、剛性 | 塑性ひずみ、故障、部品干渉 |
| 材料モデル | 弾性／弾塑性で可 | ひずみ速度と破損判定基準を含む必要あり |
| 代表的工況 | 押下、ねじり、予荷重、積み重ね | 落下、落球、衝突 |
| 計算コスト | 低、時間単位 | やや高い。複数姿勢は並行必要 |
| 適用判定基準 | 応力 < 耐力／安全率 | ひずみ < 破断ひずみ × 0.7 |
まずモーダル解析で固有振動数を特定し、次にランダム振動または正弦掃引で長期耐久性を評価、最後に疲労解析で寿命を予測する。
車載／輸送環境、モーターやファンを備える製品、顧客が振動耐久試験を要求。
装置全体のモデルとつり合いおもり、支持・固定方式、加振スペクトル（PSD／掃引）または稼働条件記述。
各次の固有振動数とモード形状、応力応答、疲労寿命予測、構造の振動数調整案。
射出成形の真の結果を力学解析に持ち込みます。ウェルドライン位置、繊維配向、残留応力、反りの初期形状をすべて力学解析の初期条件とします。
ガラス繊維強化部品、薄肉大型部品、ウェルドラインが受力部に位置する場合、シミュレーションと実測の差が大きい場合。
3D モデル、材料グレード、ゲート方案、工程パラメータ（または当社が並行して金型流動解析を実施）。
異方性と残留応力を含む力学結果、ウェルドライン弱化の影響評価、ゲート位置改善提案。
以下の表は、落下および強度シミュレーションで最も頻度の高い破損モードと、当社の構造面での標準的な改善手法をまとめたもの。
| 故障モード | シミュレーション特性 | 根本原因解析 | 改善対策 |
|---|---|---|---|
| 筐体角部割れ | 角落下時に局所塑性ひずみが破損値を超過 | 角部は応力集中部、Rが小さすぎまたは肉厚が急変。 | 外／内Rを大きくし、角部を局所的に厚肉化または三角リブを追加、必要に応じて高靭性材料へ変更。 |
| ラッチ抜け／破断 | クリップ根部のひずみ集中、接触力が瞬時に保持力を超える。 | カンチレバーが短すぎ／厚すぎ、根部にRなし、アンダーカット量が小さすぎ。 | 長厚比を 5–10 に調整、根部 R≥0.3 mm、アンダーカット量と保持力を再計算、スナップフィット数を増やして荷重を分散 |
| ボス引き抜け／根部割れ | スタッド根部の主応力が降伏を超え、周方向き裂が発生。 | スタッド肉厚が薄い、底部に遷移Rなし、締付け過大。 | 底部にRと補強リブを追加、肉厚を主肉厚の60%に、組立トルクを規格化。 |
| 上下筐体分離 | 接合面間隙が瞬時に設計値を超えて開く | 固定点間隔が大きすぎ、クリップのみでネジ補助なし。 | 固定点間隔を縮小（≤60 mm）、重要箇所にねじ追加、ガイドポストを増やして相対変位を制限 |
| レンズ／透明部品割れ | 最大主応力が脆性材料の破断強度を超過 | PMMAなどの脆性材料＋背面の支持不足。 | PCに変更、背面に環状／メッシュ支持リブを追加、端部に緩衝ゴムを付けて衝撃を分散。 |
| PCBと部品の圧縮 | 落下瞬間に筐体変位がクリアランス間隙を超過 | クリアランス不足・筐体剛性不足 | 逃げ間隙を拡大、筐体リブを増やして剛性向上、部品周囲に緩衝ウレタンを追加。 |
| ウェルドライン部割れ | 破断位置がシミュレーションの最大応力位置と一致せず、ウェルドラインに生じる。 | ゲート方案によりウェルドラインが力を受ける箇所に | ゲート位置を調整またはゲート数を増やす、あるいは構造的に受力経路をウェルドラインから離す。 |
| ガラス繊維部品の流れ方向破断 | 等方性モデルは破断リスクを過小評価 | PA+GFは力学的異方性があり、流れ垂直方向の強度は显著に低い。 | モールドフロー連成で繊維配向をマッピング、ゲートを調整して繊維方向を主受力方向と一致させる。 |
| 振動疲労破断 | 1次周波数が加振帯域内にあり、根部応力のサイクルが疲労限度を超える。 | 構造剛性不足または質量分布が不適切 | リブの向きを調整して固有振動数を上げ、固定点を増やし、局所厚肉化で応力振幅を下げる。 |
有限要素シミュレーションは、案の絞り込み、リスクの事前把握、改善方向の判断のための工学的予測手法であり、その絶対値は材料ロット、成形条件、組立状態、接触・摩擦条件などの影響を受けます。森瑞精密では、報告書にモデルの前提条件とパラメータの出典を明記し、実測値との照合方法もご提案します。人身の安全や強制認証に関わる重要構造については、実機試験および第三者検査報告書を最終的な合否判定の根拠としてください。
構造シミュレーションの協業について、気になる点。
最低限、次の 3 点が必要です。① 製品全体の 3D モデル（STEP／X_T／ネイティブ形式のいずれも可、PCB・バッテリー・ディスプレイなど主要内部部品の簡易モデルを含む）、② 各部品の材料グレードとサプライヤー、③ 試験条件（落下高さ、姿勢、床面の種類、判定基準）。部品の重量分布が不明な場合は、経験値を代入したうえで報告書に前提条件として明記いたします。
材料パラメータが信頼でき、境界条件が妥当な場合、当社の落下シミュレーションは「合格／破損」の判定において実測と約90%一致し、破損位置の的中率は約85%です。絶対ひずみ値には通常10–25%のばらつきがあるため、臨界値ギリギリで結論を出すのではなく、30%の安全余裕を残す基準を用いています。
単一の工況（パネルの落球など）は通常3営業日、完成品の26姿勢落下スキャンは5–7営業日、金型流動連成や疲労解析を含む複雑なプロジェクトは7–12営業日です。緊急案件では、まず6面＋最も危険な4隅のクイック版（約2日）で暫定的な結論を出し、その後全体工況を補完します。
最適なタイミングは、3D構造がほぼ出来上がり、分割方案が決まっているものの、まだ2D図面を出図せず金型を作る前の段階です。この時期なら構造変更のコストが最も低いです。通常は2ラウンドをお勧めします。構造確定前に1ラウンドで問題を探し、改良後に1ラウンドで確認します。すでに金型を作っている場合でも、シミュレーションで試模割れの原因を特定し、改修を指導できます。
もちろん可能です。シミュレーションは完全に独立したサービスです。お客様が数値モデルと要件をご提供いただき、当社が解析レポートと改善提案を納品します。その後の金型制作義務は伴いません。もちろん、構造設計とシミュレーションをともに当社が行えば、改善提案を数値モデルに直接落とし込め、反復（イテレーション）の速度が大幅に上がります。
はい、可能です。レポートは工学的規格に基づき作成し、モデル説明、材料パラメータの出所、メッシュ統計、境界条件、結果コンター図、判定基準の評価、結論を含みます。フォーマットと言語（中／英）はお客様のテンプレートに合わせて調整可能です。多くのお客様が、当社のレポートをエンドユーザーへ提出する設計検証資料としてそのままご活用になっています。
1回のシミュレーションのコストは、1回の金型改修をはるかに下回ります。3Dデータと試験要求をお送りいただければ、48時間以内にシミュレーション方案の提案・工況リスト・見積をご提示します。