開発設計プロセスにおける最適化手法確立によるものづくり技術の革新

当社は平成25年度・26年度補正ものづくり補助金事業で、一般設計者が敬遠する熱・流体解析および構造・熱流体連成解析を中心に解析技術の高度化に取り組んできた。その結果、解析精度は向上したが、解析結果をものづくりに適用する際の効率化を阻害する要因が新たに判明した。当社取引先にも経験や勘、実験による検証で設計しているケースが多い。

熱流体解析とデータ互換のある構造解析ソフトを購入し、寸法および形状の最適化を求めるツールによる設計手法を確認した。事例として圧力チャンバーのリブ最適形状を、トポロジー最適化（位相最適化）およびリブ位置と寸法を変数とするパラメータ最適化（寸法最適化）により求めた。初期モデルはシンプルな容器とし、トポロジー最適化で厚みや大まかな形状を求めて現行リブの妥当性を確認した。パラメータ最適化では、圧力をかけた際の変形量と重量を評価しながら、最も変形が少なく軽量な条件を見出した。

最適化手法の確立により、圧力チャンバーのリブ形状を変形が少なく軽量な設計に絞り込めた。変形量は21.5%減、重量は9.1%削減できた。熱流体−構造連成解析も実施できるようになり、ノウハウも蓄積された。今後は開発期間の短縮と設計品質の向上を通じて、取引先の設計支援や解析業務のビジネス拡大につなげたいとしている。

解析で得た情報を設計に生かす方法で、取引先の設計支援をさらに進められると考えている。