＜ATC Japan 2023ユーザー講演＞ 今後更なる需要拡大が見込まれる物流や農林業、インフラ点検といった産業用ドローンにおいて、積載容量アップや飛行時間の長時間化などのドローン性能向上にはドローンフレームの軽量化設計が必要となってくる。一方で、軽量化に伴う過度な剛性低下は、耐久性や飛行安定性能の低下に繋がるため、トレードオフ関係にある軽量化と高剛性化を同時に満たすフレーム設計を行うことが非常に重要であるが、その難易度は高い。そこで、トポロジー最適化解析と機械学習技術を組み合わせることで軽量化と高剛性化を両立させたフレームを設計し、炭素繊維複合材3Dプリンターで製作した産業用ドローンのコンセプト機の開発事例について紹介する。 -------------- 株式会社中央エンジニアリング 航空宇宙事業部 部長 志谷 徹氏

トポロジー最適化と3Dプリンティングの組み合わせは、自動車や航空宇宙などの産業ではごく一般的ですが、これまで建築プロジェクトでこの技術の組み合わせが使われることはほとんどありませんでした。デルフト大学の建築学科の学生であるBayu Prayudhiは、トポロジー最適化と3Dプリンティングの共生が建築プロジェクトにもたらす可能性を調査するため、既存の建築プロジェクトを再設計し、設計プロセスの前面にトポロジー最適化を組み込みました。再設計の対象となったのは、アゼルバイジャンのバクー国際空港にある屋外キャノピーです。
オリジナルデザインは、デザイナー、プランナー、エンジニア、コンサルタント、技術専門家など、幅広い専門的なサービスを提供するARUP社が手がけました。アムステルダムにあるARUPのオフィスは、統括コンサルタントの一人としてBayuのプロジェクトに関わっています。
Altairのシミュレーション製品群に含まれる最適化ツールおよび構造ソルバーであるAltair OptiStructと、いくつかの追加ツールを活用することで、構造を再設計し、3Dプリント用に設計を適合させることが可能になりました。 この新しい3Dプリント設計により、約32％の軽量化（約9トン）が可能になりました。大学のプロジェクトの範囲では、再設計したキャノピーを実際に作ることができなかったため、Bayuは新しい構造的アプローチを紹介するために小さなモックアップのプロトタイプを作りました。
プロジェクト期間中、Bayuは、彼の指導者であるミケーラ・トゥリン博士とイング教授にサポートと指導を受け、U. Knaack（デルフト工科大学建築工学科）、Shibo Ren（ARUP社アムステルダム支社シニア構造エンジニア）のサポートを得ました。

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。

SimSolidのジオメトリベースの構造解析ソルバーがAltair Inspire 2019.4に追加されました。これにより、日本語環境の直感的で使い易いGUI上でSimSolidを扱えるようになりました。さらに、InspireのダイレクトモデリングやPolyNURBS機能を利用して形状作成・変更を素早く行えます。

本講演では、SimSolidのソルバーが搭載された新しいInspireを使用して、設計変更と性能確認の繰り返し工数を短縮する方法をご紹介します。