最もクリエイティブなトポロジー最適化3Dプリント事例のレビュー

多くの素晴らしい 3D プリント製品は、トポロジー最適化技術と切り離せません。たとえば、エアバスが最近発売した世界初の 3D プリントバイク「Light Rider」、ROBOT BIKE CO (RBC) が設計したカスタマイズされた 3D プリント自転車、イタリアの Thales Alenia Space が設計・製造した 3D プリント衛星アンテナなどです。これらの素晴らしい事例の背後には、非常に革新的な企業である Altair Engineering 社があります。同社のトポロジー最適化技術の力があるからこそ、プロダクトデザイナーは3Dプリントの可能性を最大限に引き出し、「美しさ」と「強さ」を兼ね備えた優れた3Dプリント作品を生み出すことができるのです。以下、Antarctic Bear による簡単な紹介です。

1. 世界初の3Dプリントバイク「ライトライダー」

2016 年 5 月、エアバスグループ APWorks GmbH は、最適な材料配分を得るためにトポロジー最適化に Altair の最適化ソフトウェア OptiStruct を使用した世界初の 3D プリントバイク、Light Rider をリリースしました。 6月15日、APWorksとAltairは、Altairの最適化技術と3Dプリントをさらに組み合わせて、業界における軽量で革新的な設計を実現するための包括的提携契約を締結しました。

Airbus APWorks GmbH のエグゼクティブディレクター、Joachim Zettler 氏は次のように述べています。「当社の積層造形に関する専門知識と Altair のシミュレーション主導設計に関する専門知識は、お客様が積層造形の利点を真に理解するのに役立つ完璧な組み合わせです。当社の「Light Rider」プロジェクトでは、Altair のトポロジー最適化と積層造形技術により、バイオニックバイクの設計を実現し、このプロジェクトでついに革新的な軽量設計を実現しました。」

2. カスタマイズマウンテンバイク ROBOT BIKE

ROBOT BIKE COMPANY (RBC) は、航空宇宙エンジニアとマウンテンバイク愛好家のグループによって設立された、英国を拠点とする新しい会社です。当社が設立された当初、創設者たちはカーボンファイバーと付加製造の大きな可能性を認識し、最高の自転車フレームを探求したいと考えていました。 RBC チームは積層造形技術と航空製品およびシステムの開発において豊富な経験を持っていますが、目標を達成するには複数のチームと連携する必要があります。彼らがアプローチしたチームには、積層造形向けの設計およびエンジニアリングソリューションを提供する HiETA Technologies、積層造形の世界的リーダーである Renishaw、積層造形の柔軟性を最大限に活用できるようにトポロジー最適化テクノロジを提供した Altair 製品設計チームなどが含まれていました。設計プロセスのできるだけ早い段階で最適なソリューションを見つけるために、Altair 製品設計チームは solidThinking Inspire を使用しました。このテクノロジーにより、チームは既存の設計を仮想環境に素早くインポートし、自転車ラックが使用中に耐える必要のある荷重データを適用することができました。

solidThinking Inspireで設計空間を定義してトポロジー最適化の結果を取得します
オリジナルパーツと新しいパーツのデザイン新しいパーツのレンダリング
「Altair の製品設計チームが solidThinking Inspire を使用したことで、RBC はフレームの重量をさらに軽減しながら、応力が所定の値以下であることを保証できるようになりました」と、RBC の創設者である Ed Haythornthwalte 氏は述べています。「これにより、製品の寿命が保証され、お客様に製品の耐久性に対する自信を与えることができます。」

Altair の製品設計チームが提供する最適化テクノロジーにより、最軽量の「チタンフレームノード」設計が実現しました。 SolidThinking Inspire は新しい材料レイアウト方法を提供し、Evolve は形状を再構築します。このソリューションは極めて創造的で有機的な形状をしており、付加製造に最適な設計を提供します。つまり、重量を減らし、部品数を減らし、製造の複雑さとコストを削減しながら、パフォーマンス要件を満たします。

3. これまでで最も長い工業グレードの3Dプリント航空宇宙部品

Altair の製品設計チームは、高度なトポロジー最適化テクノロジーを使用して、ヨーロッパの航空宇宙産業の大手機器サプライヤーである RUAG Space がこれまでに製造された中で最も長い工業グレードの 3D プリント航空宇宙部品の設計と最適化を行うのを支援しました。 RUAG は、最適化テクノロジーの開発と活用における Altair の専門知識を評価し、3D プリントプロセスの設計サポートに Altair Product Development を選択しました。最適化手法により、メーカーは構造に不可欠な材料と、性能に悪影響を与えずに削除できる材料を特定して、重量を削減できます。最適化プロセスによって理想的な材料レイアウトが決定され、積層造形技術によってこの理想的な設計に近い形状を作成できます。

RUAG Space の CTO、Michael Pavloff 氏は次のように語っています。「当社の目標は、将来の Sentinel-1 衛星に、産業用 3D プリンターで製造したアンテナブラケットを搭載することです。3D プリント技術には大きなビジネスチャンスがあり、現在、航空宇宙産業で他の用途を開発中です。同時に、設計および最適化プロセスで Altair 製品を使用し続け、コンポーネントのレイアウトが 3D プリントに適していることを確認します。将来的には、衛星構造全体を 3D プリンターで製造できるようになります。つまり、現在は個別にしか製造できない電気ハーネス、リフレクター、加熱パイプなどのコンポーネントを、将来的には構造要素に直接統合できるようになります。」

Altair の最適化テクノロジーと積層造形の組み合わせにより、軽量設計がまったく新しいレベルに引き上げられ、この製造プロセスにより構造的に効率的な部品が実現します。 RUAG と Altair によって開発された最終設計は、最適化の結果によって示された理想的な設計に非常に近いものでした。剛性が高く、軽量な部品は、宇宙船や衛星の打ち上げコストの削減に大きく貢献しています。Antarctic Bear 3D Printing Networkにぜひご注目ください。

さらに読む：「エアバスが世界初の「3Dプリント電動バイク」を発売、重量はわずか35キログラム！》

出典: 3Dサイエンスバレー

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