軽量デザイン構造、有機的形状、生成的デザイン、トポロジー最適化からの派生

軽量化

軽い製品を作ることは、材料コストを抑えるだけでなく、利便性を高めたりCO2排出量の削減にもつながるため、企業が熱心に取り組む課題です。一方で、安全や剛性を犠牲にすることはできません。剛性を確保しながら軽い製品を作るうえで欠かせないのが、構造シミュレーションと最適化技術です。最適化を取り入れることで、知識、経験、直感だけでは適わない、画期的な軽量化が可能になります。さらに、最適化テクノロジーを設計プロセスの初期段階で利用すれば、最適化結果を基に設計の方向性を決めることができ、性能目標を満たしながら効率的に開発を進めることができます。

活用事例

さらなる軽量化を実現しつつ、より大きな積載量に対応

カスタマイズ可能な物流ソリューションなら、最大4トンの積載量を実現し、製造上の複雑さを軽減すると共に、組み立てる部品を40%削減できます。

軽量化の事例

プラスチック部品の設計

プラスチック部品の設計

設計の自由度と、複雑な部品の軽量化やコストの要求を両立させる必要がある場合、射出成形が焦点になります。革新的なプラスチック部品を迅速に開発するには、Altairの総合的な工学プラスチックソリューションが必要です。

複合材料構造の設計

複合材料構造の設計

極限の軽量化と究極の性能を満たすためには、連続繊維強化材料(GFRTP)が最適なソリューションとなります。連続繊維複合材の全体的なシミュレーションにより、個々の要求に合わせて製品を調整します。

3Dプリンティング用の設計

3Dプリンティング用の設計

Altairのシミュレーション主導の設計アプローチは、トポロジーの最適化を利用しながら、3Dプリンティングの利点を引き出す鍵となる部品の製造性を保証します。最初から構造性能を重視することで、最も効率的で軽量な製品設計が可能になります。

Altairが、製品の軽量化をサポートします。

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トポロジー最適化

トポロジー最適化とは、設計したい空間にどのように材料を配置すれば最適な構造となるのかを提案してくれる手法です。設計プロセスの初期検討段階からトポロジー最適化を利用し、最適なコンセプトデザインから設計をスタートさせることにより、設計の試行錯誤回数を劇的に削減できるだけではなく、画期的な軽量化を達成します。25年以上にわたり、常に業界に先駆けて革新的なトポロジー最適化技術を提供してきたAltair® OptiStruct®は、世界中のあらゆる産業の数え切れないほど多くの製品開発に採用されています。

  • 初回試作段階での適切な設計: 設計プロセスの初期段階で最適な設計を作成し、設計エラーから生じるコストを削減できます。
  • 目標値を凌ぐ性能を実現: 実稼働環境のあらゆる条件や荷重に耐えられる部品やアセンブリを設計し、最大限の性能を達成できます。
  • 製造性を考慮した設計: 従来型または最先端の製造法を想定して最適化目標と制約条件を設定し、最適な材料分布を求めることができます。

OptiStruct®の新たな活用方法を実現したAltair® Inspire™では、トポロジー最適化を適用する段階をさらに早めることができます。どちらのツールでも、対称パターン、抜き方向、空洞回避、オーバーハング角度、押出などの複数の製造性制約条件を考慮できます。トポロジー最適化を活用すれば、迅速な設計探索、開発プロセスの効率化、部品統合の可能性の見極めなどが可能になります。

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先進的なイノベーションテクノロジー

様々な産業で活躍しているAltairの製品エンジニアリングサービスチームは、異業種のプロセスや手法を応用することができます。これまでに、航空宇宙産業の複合材設計手法を乗用車の開発に活かしたり、自動車の最適化プロセスを消費者向け製品の設計に活かしたりといったことを行ってきました。また、弊社の製品開発コンサルタントチームと協力して先進的な最適化ソリューションを開発し、他社が真似できないような、テクノロジーの最高の応用方法を編み出しています。

Altairは最先端の最適化手法と最適化プロセスを使用し、お客様が抱える重量や性能、コストの課題に対して画期的なソリューションを提案しています。従来の設計プロセスでは、シミュレーションテクノロジーは単なる検証ツールにすぎず、プロジェクトの終盤で結果を得たところで、設計の方向性を変えることはできませんでした。Altairが提案するのは、CADとCAEを並行して活用する新しいアプローチです。

製品開発のコンセプト段階では、たいていの場合、開発の根拠となるようなエンジニアリングデータを十分に得られず、結果として問題の修正にコストがかかってしまいます。Altairのプロセスでは、開発の上流工程で設計案を迅速に評価することにより、粗削りなコンセプトを使うことのリスクや下流工程での修正のリスクを低減することに貢献できます。

軽量化の追求

車両の軽量化技術と持続可能性に特化した自動車業界唯一の賞

車両の効率化に積極的に取り組むAltairは、車両の持続可能性と軽量化技術に特化した自動車産業で唯一の賞を創設しました。Altair Enlighten Awardは、二酸化炭素排出量の削減、水やエネルギー消費の緩和削減、材料の再利用やリサイクルへの取り組みなど、最も優れた持続可能性と軽量化技術の進歩を表彰します。業界のリーダーをはじめ、エンジニア、政治家、教育者、学生、一般の人々に至るまで、幅広い関心を集めているこの賞は、持続可能性と軽量化に貢献する最新の技術を共有する場となっています。

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おすすめリソース

最適化で高く飛ぶ - シーベル社CAMCOPTER® S-100の設計最適化

オーストリアのウィーンに本社を置くSchiebel Groupは、属3Dプリンティングや高度なシミュレーションソリューションなど、さまざまなハイエンド製造技術を用いてCAMCOPTERR S-100の開発・製造を行っています。 Schiebel社は、各国の規制に準拠しながら、S-100を可能な限り軽量化して、機体の到達範囲を広げたいと考えていました。

Customer Stories

最適化された軽量なマイニングダンプトラック

日立建機株式会社の子会社、日立建機トラック(カナダ)は、軽量、低コスト、長い疲労寿命など、短い開発期間で多くの設計基準を満たす新しいトラックの設計に高効率な設計・解析ツールを必要としていました。

Customer Stories

ラミネート複合材による軽量化: AlphaCellを用いた振動音響設計

積層複合材は、増え続ける軽量化の要求に対する答えになります。機械的強度に関しては大きな進歩を遂げましたが、振動音響特性に関しては多くの課題が残っています。複合材は確かに軽くて硬いのですが、その結果、重要な可聴周波数での遮音性が低下する傾向があります。そのため、音響的な快適性が損なわれないようにするには、構造を徹底的に設計する必要があります。このウェビナーでは、積層複合材の振動音響応答を予測する独自の手法を紹介します。短い計算時間と高忠実度の予測に支えられたAlphaCellのこの新機能は、プロジェクトの初期段階で設計を最適化することができます。正確な予測に加えて、このモデルは、凝縮された特性を持つ材料カードを提供することで、FE解析の計算コストを削減することができます。 発表者 François-Xavier Bécot|Matelys社取締役兼エグゼクティブ共同経営者 Altairパートナーアライアンスを通じて提供されるMatelys社のAlphaCellを紹介します。

Webinars

次世代eVTOL実現に向けたJAXAの挑戦

国立研究開発法人 宇宙航空研究開発機構 航空技術部門 構造・複合材技術研究ユニット 青木 雄一郎 様


JAXAではトポロジー最適化を活用した山間部物輸eVTOL(electric Vertical Take-Off and Landing: 電動垂直離着陸機)の機体設計手法について研究を進めています。各部位の補強構造案をトポロジー最適化により取得し、炭素繊維自動積層機、炭素繊維刺繍機、3Dプリンター等の自動製造技術により試作し、工法の実用化に向けた基礎データを収集しています。本講演では、トポロジー最適化で得られたドローン機体構造の製造性や構造一体化による部品点数の削減効果、構造軽量化の可能性について紹介いたします。

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