積層造形シミュレーション

SIMULIA の高度なデジタル積層造形ソリューションで未来の製造を模索

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デジタル積層造形シミュレーションとは

デジタル積層造形(DAM)とは、材料を追加することで部品または物体を一層ずつ重ねて構築する高度な製造プロセスです。旋削、穴あけ、フライス加工など、従来の切削式の製造手法では、材料を取り除くことで目的の形状に仕上げます。一方、積層造形では、3D プリント技術を利用して、デジタル・モデルから直接コンポーネントを作製します。

デジタル積層造形の仕組み

デジタル積層造形では、部品や製造ベッドのデジタル・モックアップ(DMU)が作製されます。そのためには以下が必要です。

  • 3 次元 CAD リプレゼンテーション: 目的とする最終製品を描写する幾何学的設計。
  • 製造プロセスリプレゼンテーション: 材料押出、再コーティング、スキャン・パス、エネルギー堆積などの手法の詳細な説明。

プロセス全体がデジタルで管理され、生成されるデジタル・スレッドが加工コードに変換され、製造時に機械が従うべき具体的なコマンドが提供されます。

 

デジタル積層造形におけるシミュレーションの役割

積層造形(AM)には固有の課題がありますが、シミュレーションによってこうした障害をイノベーションのチャンスに変えることができます。

  • 設計の最適化: AM における自由な設計には、新たな考え方が必要になります。シミュレーションにより、サポート構造を効果的に統合して製造上の不具合を防止しながら、最適な形を探ることができます。
  • 性能の理解: 化学反応や熱処理による相変化は、製品の性能に大きな影響を与えます。シミュレーションにより、製造中に発生する可能性のある残留応力とひずみを予測することで、全体的な信頼性を向上させることができます。
  • 成功の確度を高める高度なツール: 有限要素解析や計算流体力学などのシミュレーション技術により、仮想プロセス・テストとリバース製品エンジニアリングが可能になります。こうしたツールを使用することで、設計と製造を改善する貴重なインサイトが得られます。
  • 効率性の向上: シミュレーション機能を使用することで、メーカーは開発サイクルを短縮し、コストを削減し、意思決定を向上させることができます。潜在的な問題が発生する前に予測して対処できるため、プログラム・リスクが軽減され、確実に質の高い成果を上げることができます。

積層造形シミュレーションの主なメリット

材料の節約

無駄を最小限に抑え、高度な材料(TPU フィラメント、金属超合金など)を有効活用できます。

設計の柔軟性

ジェネレーティブ・デザイン手法を用いて、複雑な形状や軽量な構造を設計できます。

プロセスの合理化

複数のコンポーネントを 1 つの部品に統合して、組み立ての時間とコストを削減できます。

持続可能性の向上

環境に優しい製造慣行を推進できます。

3DEXPERIENCE プラットフォームによるコラボレーションの向上

デジタル化により、設計を直線的なプロセスからコラボレーティブ・プロセスに転換することで、市場投入までの時間とコストを最小限に抑えることができます。コラボレーティブ・エンジニアリングでは、製品ライフサイクル全体を通じた効率的なコンテンツ共有を重視します。 

積層造形による設計(DfAM)には、ジェネレーティブ・デザインとトポロジー最適化を活用して新たな可能性を明らかにする、学際的なアプローチが必要です。シミュレーションを通じた仮想テストにより、製造プロセスと設計仕様に密接に関連する、ビルド・エラーの予測可能性とビルド後の製品性能について貴重なインサイトが得られます。

3DEXPERIENCE プラットフォームは、さまざまな分野をまたぐシームレスなデータ統合を可能にし、コンテンツ・ライフサイクル管理に対応し、コラボレーティブ・エンジニアリング環境を培うことができます。効果的なコンテンツ・ライフサイクル管理、成熟度、堅牢なデータ編成により、問題解決、変更管理、ルーティング、テストを強化し、生産性の高いコラボレーション環境を培うことができます。

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積層造形デジタル・スレッド

ダッソー・システムズは、積層造形技術の能力を最大限に高める統合アプリケーションを取り揃えたポートフォリオを提供し、製品設計から製造、シミュレーションに至るまで、あらゆる分野を接続することで真のエンド・ツー・エンドの開発チェーンに対応します。3DEXPERIENCE プラットフォームは、多数の高度なロールと充実した強力なアプリケーションを提供し、デジタル製品開発のあらゆる側面に対応します。3DEXPERIENCE プラットフォームが提供するデジタル・スレッドにより、以下のタブで説明しているように、こうした直感的に操作できる強力なアプリケーションを密接に連携させることができます。

3DEXPERIENCE Marketplace

3DEXPERIENCE Make は、設計者やエンジニアと産業製造サービス・プロバイダーをつなぐオンデマンドの製造プラットフォームです。設計者、エンジニア、買い手、製造計画者から成る産業エコシステムを、Xometry、Sculpteo、American Additive、Get It Made、Any-Shape などの産業製造サービス・プロバイダーと結び付けます。 

当社の堅牢なアルゴリズムにより、3D プリントや CNC 加工プロジェクトに対応するサービス・プロバイダーのネットワークから数秒で見積もりを取得できます。

3DEXPERIENCE Marketplace の詳細

プロセス設計と製造計画

3DEXPERIENCE プラットフォーム上の製造アプリケーションでは、ガイド付きのワークフローに従って、積層造形のソリューションや機械に関連する製造と製造プロセスを設計し、計画できます。ビルドの容積やプレートの作成または再利用から開始し、部品を自動的にネストしてビルドの容積を最大限活用し、ルールを取得および再利用して最適な部品の適用を評価し、最小限のサポート構造を計算します。スライスのカスタム・ルールを指定し、パターンをスキャンして、ビルド全体または個々の部品のパラメーターを処理します。スキャン・パスを可視化して診断チェックを行い、下流のバーチャル・プリンティングのシミュレーションや調査にプロセス・データを再利用します。

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