Inspire 軽量化設計のための最適化ソリューション

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Inspire 軽量化設計のための最適化ソリューション

 
トラニオンブラケットの複数部品の最適化
 

 
トラニオンブラケット初期設計
 

部品や構造物を軽量化することは、材料費が削減されるだけでなく、システム全体の性能向上に寄与し、環境を配慮した製品として社会貢献につながります。より短くなる開発サイクルの中で革新的な製品の設計が求められいますが、従来の経験に基づくアプローチでは、設計代替案を検証するためには多くの時間とコストが費やされ、軽量化のためのベストな設計を実現することは容易ではありません。

solidThinking Inspireは構造特性に優れたコンセプトの設計を素早く簡単に行うことを可能にする、構想設計、詳細設計を行うエンジニアのためのツールです。InspireはAltair OptiStructの先進技術を利用し、位相最適化(トポロジー最適化)の手法により設計コンセプトの創出を行います。わかりやすく使いやすいユーザインタフェースを用い、既存のCADと連携しながら構造部品の設計をはじめから正しく行うことができ、製品のコスト、開発期間、材料消費量、製品重量を削減することが可能になります。








 

適用効果
  • 素早い設計
    開発サイクルの初期段階で、製品構造特性に求められている性能を満たすコンセプトを素早く創ることができるようになります。設計、検証、再設計の繰り返しの従来のアプローチに比べて、検討時間を大幅に削減することができます。
  • 優れた設計
    Inspireにより、組立て配置、結合と荷重の条件、形状修正の様々な変更案についての仮説検証のシナリオを簡単に実行することができます。Inspireの検討結果のレビューにより、貴重な洞察が導かれます。
  • 軽量化された設計
    Inspireにより、構造特性の要求性能を満たすために、必要とされる部位や場所にだけに材料を効果的に用いることができます。設計重量を削減し、材料コストの節約、性能の向上、輸送コスト削減に効果を上げることができます。
 
 

ベルクランク初期設計  →  Inspireによるコンセプトモデル  →  フォンミーゼス応力最適化の最終設計



 
 
部品、アセンブリの   フィーチャー抑制   材料と荷重の設定  理想形状の生成   性能確認    コンセプト形状を
インポート又はスケッチ                                        CADでリファイン

 
Inspireによるモデル最適化のワークフロー

形状作成と簡略化

Inspireのモデリングツールを用いて、形状の作成、修正、ソリッドモデルフィーチャーの抑制を行うことができます。
  • スケッチツール
     ライン、矩形、円、円弧、平行垂直などの幾何拘束
  • トリム、分割
     スケッチカーブの交点での切り取り、選択箇所の消去
  • 押し出し、削り去り
     面や円柱の押し出しや削り去りによる、ソリッド形状の穴あけ、形状変更
  • ブーリアン演算
     和、差、干渉の部位のソリッド形状の作成
  • フィーチャー抑制
     段差、丸み付け、フィレット、穴、ポケットの除去、穴やポケットの埋め合せ、パッチや結合形状の作成


 

 

 
 

最適化オプション

Inspireは多数のオプション機能を提供します。
  • 最適化の目的
     剛性の最大化、質量の最小化のいずれかでモデル最適化の解析をします
  • 応力の拘束
     グローバルな応力の最小値と最大値をモデル最適化の拘束条件に用いることができます
  • 変位の拘束
     変位の場所、方向、制限値を設定し、モデル最適化の拘束条件に用いることができます
  • 固有振動数の拘束
     固有振動数の最小値を設定し、モデル最適化の拘束条件に用いることができます
  • Optistructへの出力 
     よりアドバンストなシミュレーション実行のために、Optistruct入力ファイルを出力することができます


 

製造を考慮した形状の制御

Inspireによる設計コンセプトの創出では、効率の良い構造特性に加えて、製造容易性を目的として、形状を制御することができます。
  • 対称性
     設定された面に対し設計空間の対称性を維持し、最適化された対称形状を生成します
  • 周期形状の繰返し
     プロペラや車輪などの周期性のある形状を生成します
  • 型の引抜き方向
     モールディングやスタンピングで成形される製品では、複数の型の引き抜き方向を設定することができます
  • 押し出し形状制御
     指定した方向へ押し出す一定断面のトポロジーを生成します


 

​線形静解析と固有値解析による探索

線形静解析と固有値解析によりモデルを最適化する探索を行います。線形静解析では、変位、安全係数、伸長と圧縮、フォンミゼス応力、最大主応力のグラフィック表示が可能です。固有値解析では、固有振動数とモードシェイプを表示することができます。

 

カスタマイズ可能な材料データベース

Inspireに組み込まれた材料ライブラリには、アルミニウム、鉄鋼、マグネシウム、チタン合金などの各種材料データが含まれています。ユーザは、カスタム材料データを追加することができます。


 

対話操作による結果の表示

最適化された形状を確認するために、シンプルなスライダーを用いて材料除去の様子を確認することができます。ユーザは、どの形状フィーチャーが重要であるかを判断し、要求される条件にもっとも適したコンセプト設計を選択することができます。


 

部品インスタンス

親子インスタンス

個々の部品をコピーし複製することができます。一つの形状が更新されると、複製で作成されたモデルも自動的に更新されます。CADで定義されたインスタンス情報をインポートすることもできます。

 

周期形状の繰返し

部品インスタンスを用いた周期形状を複数含む設計空間の場合は、Inspireは自動的にパターン繰返しを行い、設計空間に同じ形状を生成します。

 

アセンブリ構成

複数のアセンブリ構成を生成し、様々な設計シナリオの検証とコンセプトの結果の評価に用いることができます。


 

形状データのインポート

多くの市販CADフォーマット、および中間ファイルフォーマットのファイルをインポートすることができます。
  • ACIS
  • Catia V4 および Catia V5
  • IGES
  • JT
  • Parasolid
  • Pro/E
  • SolidWorks
  • STEP
  • STL
 

 形状データのエクスポート

最適化されたコンセプトモデルを、CADで利用可能なファイルフォーマットにエキスポートします。
  • IGES
  • Parasolid
  • STEP
  • STL

 

Inspire 2014 動作環境

Windows

対応OS Windows 8(64ビット)
Windows 7(64ビット)
Windows Vista(64ビット)
Windows XP(32または64ビット)
ハードウェア OpenGL対応グラフィックカード(推奨 256MB以上のオンボードメモリ)
4 GB RAM (推奨 8 GB)
最小 10 GBの空きハードディスク容量

Mac OS

対応OS Mac OS X 10.9(64ビット)
Mac OS X 10.8(64ビット)
Mac OS X 10.7(64ビット)
ハードウェア Intel x64ベース(Intel CoreDuo、x86ベースはサポート対象外)
OpenGL対応グラフィックカード(推奨 256MB以上のオンボードメモリ)
4 GB RAM (推奨 8 GB)
最低10 GBの空きハードディスク容量



 

Inspire導入企業の適用事例

 

 

多数個組込まれた部品の軽量化による、システム全体重量の大幅削減

   
   

エアースプリングキャリアー
従来部品

  • 利用企業
     Lieber  Group (Poland)
  • 適用対象
     トレーラーのエアースプリングキャリアー部品
  • 適用効果
     各車軸に1対組込まれ、3車軸のトレーラー1台で合計6個使用されている
     従来設計の8kg以上の部品重量が、設計改善で4Kgまで削減された
     1部品の改良で、車体全体で約25kgの重量低減を達成



 

 
     
Inspireによるコンセプトモデル               最終設計形状     

 

構造上の重要部位を把握、部門間の共通理解を深め協業促進

 







 

  • 利用企業
     Evenflo Company, Inc. 育児用安全製品の製造
  • 適用対象
     幼児用自動車シートの樹脂構造部品
  • 適用成果
     部品の構造性能を効率良く高める設計をするためにInspireを使用
       設計最適化により、従来設計から部品重量の25%低減を実現
  • ユーザの声
     「取り除いてはいけない重要部材を、Inspireにより表示することができます。この情報は、早い段階から設計者が自身の設計内容を良く知ることを助け、部門間で理解を共有する言語として役立ちます。Inspireにより設計変更の結果を素早く確認することができ、意匠デザインとエンジニアリングの開発業務の共同作業を円滑に進められています」
    Andy Davis,Sr. Design Engineer, Computer Aided Engineering, Evenflo Company, Inc.

   
最初の設計          最適なモデル形状を探索           最終設計

 


 

形状アイデアを素早く創出、開発期間の短縮、構造特性の理解を促進

  • 利用企業
     Key Safety Systems, Inc. 自動車安全機器の製造
  • 適用対象
     自動車シートベルトレバーのリトラクター
  • 適用効果
     構造特性を満たす設計を短期間に実施
  • ユーザの声
    「Inspireは、部品形状のアイデアを素早く提案し、開発サイクルタイムの短縮と、部品に求められている構造特性に関するエンジニアの理解を拡大することに貢献しています」
    Stefan Terabes, Sr. Engineer, Key Safty Systems,Inc.


           
     最初の設計         Inspireによるコンセプトモデル
 
 

 

荷重経路への適切な対処、必要な場所に材料を配分

  

杭打ち機械
ベースフレーム中央の部品

  • 利用企業
     3D-Hub Ltd.  (New Zealand)
  • 適用対象
     杭打ち機の大型構造部品、1m長の金属製
  • 適用効果
     荷重の経路に適切に対応し、
    Inspireを用いて正しい場所に材料を配分  
     最終設計でより高い構造特性を実現し、部品重量は初回設計から20%低減



 
 
最初の設計        Inspireによるコンセプトモデル     最終設計   
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