3Dプリンティング — CAE用語解説

面白い疑問だ。3Dプリンティングで作る部品は、形状の自由度が極めて高い一方で、プロセス中の熱変形や残留応力が問題になる。積層中の温度勾配をシミュレーションしないと、造形後に反りやクラックが発生してしまう。

大きく二つある。一つは造形プロセスシミュレーションで、層ごとの熱履歴と残留応力を予測する。もう一つはトポロジー最適化で、使用する材料を最小化しながら強度を保つ最適形状を自動計算する。その出力形状をそのまま3Dプリンタで造形できるのが強みだ。

よく知っているね。あの骨格状の形状は人間には設計できない複雑さで、3Dプリンティングがなければ製造も不可能だった。エアバスの客室仕切りブラケットがその代表例で、従来比40パーセントの軽量化を達成している。

ラティス構造は内部を格子状の骨組みで埋めたもので、軽量かつ衝撃吸収性が高い。インプラントや衛星構造部材に使われているよ。CAD上でラティスパターンを生成した後、FEMで強度を確認するフローが一般的だ。

そのとおり。設計・解析・製造が一体化するのが付加製造の革命的な点だ。ただし材料の異方性や表面粗さをシミュレーションに正しく反映するモデル化はまだ発展途上で、研究が活発だ。