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機能紹介動画    ※画像をクリックすると動画が表示されます

Inspire 機能紹介動画    ※ 画像をクリックすると、動画が表示されます。     

 
 
トポグラフィの最適化
Inspireでは、トポグラフィ最適化技術を用いて、薄板構造物での最適なビードパターンを作成することができます。2D中立面モデルによる最適化を行い、より硬くて軽いデザインを簡単に得ることができます。
ボルト締結プリテンション
Inspireでは、ボルト締結の応力を考慮した構造物の最適化計算をすることができます。


Inspire 機構解析オプション
可動部品を含むアセンブリの最適化では、部品の動きを考慮した構造設計が必要になります。Inspireでは機構解析オプションを利用して部品に作用する力を求め、最適化の条件に適用することができます。

 
形状の変更が容易
形状の頂点や辺、面をマウスドラッグするだけで簡単に形状を変更できます。穴の内径、外形の変更や壁の位置を移動させることができます。


対称形状の作成
複製時のオプションでコピー元との参照関係の有無を指定できます。参照関係が有効の場合、一方の形状を変更すると他方も自動的に変更されます。
中立面の抽出
薄肉のソリッドモデルから中立面を抽出することができます。候補のソリッドモデルを選択するだけで中立面の抽出が自動的に行われます。
温度の境界条件
モデルに発生する環境温度との温度差を解析条件に設定することができます。熱膨張による応力や変形を解析できます
 
変位量の境界条件
モデルに発生する変位量を解析条件に設定することができます。外力が不明で変形量が既知の場合、解析モデルの作成が簡単になります。

 
加速度の境界条件
モデルに作用する加速度を解析条件に設定することができます。回転するディスクやプロペラに作用する遠心力を解析できます。
形状の拡大縮小
形状の大きさを変更することができます。異なる単位系でインポートされた形状データを調整することができます。
回転形状の作成
形状の辺、面をマウスドラッグするだけで簡単に回転形状を作成できます。エルボやフランジなどの回転形状を作成することができます。
構造解析や最適化の結果の比較
構造解析や最適化のポスト処理で、複数の計算結果を表形式で確認できます。重量や最大変位、安全率などの項目を一覧表示して比較します。。
座屈解析
構造物のサーフェス解析モデルを作成し、解析実行時のオプションで座屈を有効にするだけで解析できます。座屈解析では座屈モードと各モードに対する安全率を確認できます。
平滑なCADモデルデータの作成
 最適化結果をもとに平滑面のCADデータを作成することができます。
参考となる最適化形状の断面をマウスで指定し、自由曲面を内包するブロックを連結していきます。作成されたCADデータは滑らかな表面を持ちます
 




 

ユーザー事例             ※ 詳細記事は、ページ末尾の事例一括ダウンロードへ

 
American Axle & Manufacturing, Inc. (AAM)社

​自動車ドライブラインとドライブトレインシステムの軽量化
「質量20%削減にInspireが役に立ちました。これまで48Kgの重さのキャリア部品が、新規設計では38.3Kgに軽量化すること
ができました」
Evenflo Company, Inc.(Evenflo) 社
革新的な幼児用器具の開発
「Inspireは、除去すべきではない重要な部材を示してくれます。Inspireの結果は、設計案を素早く理解することを助け、部門間を横断する共通言語として利用することができます」
LEIBER Group
商用自動車の軽量化部品の設計、最適化、製造
​「軽量設計がInspire利用の主な理由です。Inspireは非常に使いやすく、信じられない
ほど早く結果を得ることができます。わずか10分後に最初の結果の評価を行うことができます。Inspireが適用できる新しいプロジェクトをいつも探しています。これはすばらしいツールです」
Race Face社
先進的デザインの自転車用高性能部品の製造
製造制約条件を考慮したInspireによるコンセプト生成で鍛造部品の理想形状を作成し、最終設計案で 25%から 50%の剛性増加を達成
 
Empire Cycles Ltd.社・Renishaw plc社
自転車部品と完成車の製造・精密な測定機器と製造プロセス機器の製造
開発プロセスでのInspire活用により、Renishaw積層製造技術を利用したメタル自転車フレームを作成

 
Scania社
商用自動車とエンジンの製造
​「Insprieは、設計者が製品の構造特性をより良く理解することを助ける、とても便利なツールです。Inspireを用いることで、より優れた、軽量化された、剛性の高い製品や部品の設計が可能と考えています」
Gator Motorsports、Inc.
​フロリダ大学のフォーミュラーSAEチーム
フォーミュラレーシングカーの部品重量を減らし、強度を高め、優れた性能を確保し、よりすばやい設計を実現
HardMarque社
“未来型工場“の実現を目指しているデジタル設計と製造の会社
​​「Inspireを用い、軽くて、強度は従来製品と同等かそれ以上の製品を設計することができます。Inspireで作成される本質的な形状は、積層製造に完全に適
しています。」
SINTAVIA社
航空宇宙・防衛、石油・天然ガス、自動車、地上発電などの重要産業をサポートしている、独立系の金属積層製造
既存の部品の機械的および動作的な特性を上回る、最適化された航空宇宙交換部品を積層製造し、全体の重量を減少させる能力を証明する
Triton Bikes
カスタムチタン製自転車と自転車フレームメーカー
カスタムバイク・リアヨークの3Dプリンティングにより、性能を高め、トータル重量を削減し、シンプルな製造性を得る
革新的な金型製造3Dプリンティング
 シミュレーション主導の設計プロセスと3Dプリンティングが鋳造技術の限界を広げる
・Inspireを用いたポロジー最適化
・NCODE DESIGNLIFEを用いた疲労シミュレーション
・CLICK2CASTを使用した鋳造シミュレーション
・VOXELJETによる3Dプリンティングのプロセス革新的な金型製造3Dプリンティング
 

事例一括ダウンロード

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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



 
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