第一電子工業株式会社様【コネクタ設計・製造】大幅に設計コストを削減

2018/07/26

製品サイクルの短縮化がMoldex3Dの採用を後押し

第一電子工業（DDK Ltd.）は、日本におけるコネクタ設計・製造の草分けです。昭和３８年の設立当初ほとんど海外製が閉めていたコネクタ業界において、独自の国産製品を世に送り出してきました。プリント基板やコネクタやＰＣカード・コネクタを中心に、光コネクタや丸形コネクタなど幅広い製品を扱っています。使用用途は携帯デジタル・オーディオプレーヤーや携帯電話機、デジカメなどの小型デジタル機器、パソコン・プリンタ・自動車・産業用ロボットや計測機器と実にさまざまです。また同社のコネクタは高度な防腐性や防水性が要求される宇宙航空研究開発機構（JAXA）にも採用されるなど、高い技術を誇っています。

製品サイクルの短縮化

第一電子工業では、主にMoldex3Dを多極コネクタと一部の丸形コネクタに使用している。金属の金型に樹脂を注入し、冷却後取り出す射出成形によって製造する製品は、ほとんどが流動解析の対象になる。
同社では製品サイクルの長い製品も販売する一方で、携帯電話機やデジカメなど半年で入れ替わる製品も扱う。「このような製品サイクルの短いコネクタでは、開発時間の短縮と量産の立ち上げができることが何よりも重要になります」（生産技術開発第一部　部長桑原寧氏）。

コネクタは樹脂部分と金属製のコンタクトからなり、かつてはコンタクトを基盤穴に挿入して基盤裏面から、はんだ付けを行っていた。現在はエンドユーザー製品の小型・薄型化により表面実装が一般的となり、コネクタに対しても小型薄型とはんだリフロー工程で反りの少ない品質要求も高まっている。

実物との整合性の高さが決め手に

左：生産技術開発第一部部長桑原寧氏
右：事業統括部　事業推進部　井上尊勝氏

同社では2000年に３次元CADの導入し、それにあわせ３次元CAE導入についても検討を始めた。手始めに１つのコネクタを解析依頼したが、他社のCAEソフトのシミュレーション結果は実際の成形品の形状と期待したほど一致しなかった。「その中で格段に精度の良かったのがMoldex3Dでした」（事業統括部　事業推進部　要素技術開発課　井上尊勝氏）。
デモ版を借りて操作してみたが、他社のものとは違い操作も簡単で、「使い出すと、これがなければ仕事ができなくなると感じました。」（井上氏）。

また、セイロジャパンは豊富なコネクタの事例も持っており、信頼できたという。コネクタは肉厚が場所により大きく異なり、通常は解析が難しいのだ。製品形状だけではなく、スプルー/ランナーも含めて完全３次元解析ができることもMoldexの特徴である。

大幅に設計コストを削減

主力製品の一つであるFPC用コネクタ0.5mmピッチに対してMoldex3Dを採用した結果、解析にかかる時間は大幅に削減された。「樹脂の流れを目で見ることは容易ではありません。従来は過去の事例を参考にした上で金型を製作しても、作り直すこともありました。これがシミュレーションで代用できるようになり、時間短縮の面でも、金型製作コストの面でも大いにプラスになっています」（生産技術開発第一部　主任松本靖洋氏）。

高度なシミュレーション結果に満足

時間ごとの流動解析結果表示

CADシステムとして導入している「SolidWorks」との相性もよく，トラブルらしいトラブルはない。また,なんといってもシミュレーション結果の精度がよいという。最初はシミュレーションと成型品が一致しないこともあったが，メッシュの切り方などを検討し，品種によっては思い通りに使用できるようになった。「シミュレーションを活用し金型を一回で完成させることもできる段階になっています。将来は樹脂成型の全製品への適用も視野に入れています」（桑原氏）

同社のMoldex3Dの使用環境はワークステーションによるパラレル・コンピューティングだ。メッシュ作成に要する時間は標準で半日，解析は１日から長い場合は1週間に及ぶこともある。複数個を一度につくる多数個取り金型の場合はメッシュを作成した際のエレメント数が特に大きくなる。800万エレメント以上になることもあるが，「大きな解析データを何本も流して，数日間パソコンの前を離れることも可能です。解析の難しい部分はタイムステップを細かくするなどソフトが自動で対応するため，解析エラーで途中終了するということもめったにありません」（井上氏）。

ユーザー同士の活発な情報交換

年1回のバージョンアップに合わせて行われるユーザー集会も見逃せない。50〜60人ほどのMoldex3Dユーザーが集まり，セミナーや情報交換会が丸一日かけて行われる。「何といっても実際に使用している者同士の情報交換に勝るものはありません。問題解決やよりよい使用方法を模索するために非常に役に立ちます」（井上氏）。
　また，セイロジャパンが台湾CoreTech System社の開発エンジニアを日本に常駐させたことも大きくプラスになりそうだ。エンジニアが直接ソフトを使用している現場に向かい，活用方法を質問したり要望を伝えたりできるからだ。
　「もう少し処理速度が上がれば，さらに使いやすくなるでしょう。また今後はWeb上でQ&Aなどの情報公開がいっそう充実することを期待したいですね」（事業統括部事業推進部要素技術開発課新開芳信氏）。