— (A)超上流デライト設計手法の研究開発 —
迅速で創造的な製品設計を可能とする
トポロジー最適化に基づく超上流設計法の開発
Construction of conceptual design methods using topology optimization for rapid and creative product development デライト設計を可能にするミクロ・マクロの構造設計法の開発を目指す
- 研究実施機関(再委託先、共同実施先含む)
- 京都大学、(株)豊田中央研究所、(株)岐阜多田精機、(株)ナガセインテグレックス、(株)くいんと、アイシン・エイ・ダブリュ(株)、東北大学
背景
高性能で革新的な製品設計案＝デライト設計を、超上流工程で導き出すためには、構想設計段階の充実が必要不可欠ですが、これまでは、設計案より具体的な形状構造を創出することや、抜本的な構造変更による高性能化や新機能を付加された設計案を得ることは難しいことでした。
本テーマでは、こうした問題を本質的に解決し、国際競争に打ち勝つ革新的な製品設計を行うための、デジタルエンジニアリング技術とトポロジー最適化を有機的に統合した新しい構想設計法の開発に取り組んでいます。
目標
- 熱、磁気、電磁波制御デバイス等のマルチスケール解析に基づくミクロ・マクロ構造創成設計法を開発し、複雑な設計曲面や3次元領域において、従来製品よりも高性能なデバイス、あるいは軽量化可能な部品の設計案を提案出来る方法を開発します（図1）。
- その設計案をもとにデバイスの製造技術の開発を行い、実デバイスを作製します。あわせて実デバイスの自動車製品等へ展開を進めていきます。
- 構造力学問題を対象として、既存の商用3DCADを用いて、さらなる自動化と設計過程の時間短縮を可能とする構想設計法のシステム化を目指します（図2）。
実施内容
- 3次元シェル構造物のミクロ構造およびマクロ構造のトポロジー最適化法の開発を行うとともに、曲面上の物性配向分布最適解からのマクロ構造のテクスチャーパターンを抽出する方法の開発を行い、縞構造を用いた熱制御デバイスの製作方法について検討を進めています（図3）。
- 開発法を電磁気・磁気デバイスへの拡張する方法について検討を進めています。
- 構想設計法のソフトウエアについて、構造力学問題を対象に商用化を進めています。
トポロジー最適化の概要
レベルセット法に基づくトポロジー最適化
研究成果
- ツール/技術
- 活用の場
- イノベーションスタイル