事業詳細説明資料 （シミュレーションプログラムの開発）

「革新的鋳造シミュレーション技術」
（事後評価）分科会
資料 5-3
事業詳細説明資料
（シミュレーションプログラムの開発）
-1-
革新的鋳造シミュレーション技術研究
開発の成果（シミュレーション関係）
資料１（その１）
１．曲面対応湯流れ・凝固予測プログラム
１．曲面対応湯流れ・凝固予測プログラム
２．ガスを考慮した湯流れ・凝固予測プログラム
３．サセプタ温度解析プログラム
1
プロジェクトリーダ(
プロジェクトリーダ(ＰＬ)
ＰＬ) 大阪大学 大中教授
共同研究契約 (
共同研究契約 (大阪大学 工学研究科)
大阪大学 工学研究科)
(開発内容)
開発内容)
(構成)
構成)
・湯流れ及び凝固シミュレーション大阪大学 コマツソフト
・組織及び欠陥シミュレーション 石川島播磨重工業 クボタ
ヤマニシ 川崎重工 ・Ｘ線透過法による直接観察
Ｘ線透過法による直接観察
素形材センター
・ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ取りまとめ
ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ取りまとめ
再委託 (
再委託 (大学)
大学)
北海道大学（工藤）：鋳造時のふく射伝熱解析
東京大学(
東京大学(鈴木）：ﾌｪｰｽﾞﾌｨｰﾙﾄﾞ法の組織・欠陥予測への適用可能性
共同事業契約(
共同事業契約(企業)
企業)
コマツソフト：プリ、ポストプロセッサほか
石川島播磨重工業：鋳型温度予測、ソルバ開発、検証ほか
いすか
クボタ：Ｘ線透過装置による直接観察
川崎重工業：タービン翼への適用性評価
研究テーマと分担機関 （シミュレーション関係）
2
1
検証に使用したコンピュータ
• 検証時点で最高性能のPC
• CPU：Pentium4 2.4GHz
• Memory：1GB
3
１. 曲面対応湯流れ・凝固予測プログラム
（a）鋳込み充満時間を10%
鋳込み充満時間を10%以下の誤差で予測
10%以下の誤差で予測
（b）鋳型充満直後の鋳型温度および溶湯温度を
5%
5%以内の誤差で予測
5%以内の誤差で予測
（100
（100万分割要素相当、計算時間は
100万分割要素相当、計算時間は24
万分割要素相当、計算時間は24時間以内）
24時間以内）
4
2
規則－不規則混合要素法
・鋳物－鋳型間のような境界要素のみを不規則要素
・鋳物－鋳型間のような境界要素のみを不規則要素
として定義し、内部の要素は直交要素（規則要素）
として定義する
・不規則要素は４面体、５面体および７面体である
・不規則要素は４面体、５面体および７面体である
・要素境界は１つの要素を１面で切断してできる　・要素境界は１つの要素を１面で切断してできる　形状（不規則要素）とする
４面体要素
５面体要素
７面体要素
5
混合要素法による湯流れ計算結果と
実験結果（水モデル）との比較
0.43s
0.87s
1.45s
(a) 水モデルによる実験結果
0.52s
0.98s
1.40s
(b) 混合要素による計算結果
6
3
混合要素湯流れ解析の検証モデル
(一方向凝固以外の精密鋳造プロセス)
一方向凝固以外の精密鋳造プロセス)
CADデータ
CADデータ
1340万要素分割
1340万要素分割
鋳物要素数＝102
鋳物要素数＝102万
102万
7
湯流れ解析結果例
8
4
ブレード鋳物の鋳型充填過程の計算結果
総要素数
1340
1340万
万
鋳物要素数
103
103万
万
CPU時間
CPU時間
20h
20h
PCスペック
PCスペック
P4P4-2.53GHz
1GB
1GBメモリ
メモリ
0.354s
0.354s　0.610s　0.610s
1.143s　1.143s
1.370s　1.370s
1.627s
充満時間の測定値：　1.75
充満時間の測定値：　1.75s
1.75s　（実験No_1
実験No_1～
No_1～No_3の平均、ブレード上部またはセンタポール上部
No_3の平均、ブレード上部またはセンタポール上部 ）
数値解析の推定値：　1.63
数値解析の推定値：　1.63s
1.63s　数値誤差：　数値誤差：　7%
数値誤差：　7%
9
鋳型充満直後の温度比較
表1.1.1.8　充満時の溶湯および鋳型温度の計算結果と実験結果との比較
溶
湯
温
度
鋳
型
温
度
測定位置
P1_melt
P2_melt
P3_melt
P4_melt
計算結果
1429.9
1327.5
1375.6
1397.2
実験結果
No_1～No3の平均
1348.5
1360.1
1360.0
1364.8
計算誤差
6.04%
2.40%
1.14%
2.38%
測定位置
P1_mold
P2_mold
P3_mold
P4_mold
計算結果
915.9
917.2
1187.9
1085.1
実験結果
No_1～No3の平均
843.6
923.8
1237.1
1123.2
計算誤差
8.56%
0.71%
3.98%
4.16%
溶湯温度の平均計算誤差： 2.99%　鋳型温度の平均計算誤差： 4.16%
10
5
２.サセプタおよび鋳型温度解析プログラム
鋳造前加熱時のサセプタおよびセラミックス鋳型温度
変化を5%
変化を5%以内の誤差で予測
5%以内の誤差で予測
（100
（100万分割要素相当、計算時間は
100万分割要素相当、計算時間は５
万分割要素相当、計算時間は５時間以内）
11
一方向凝固精密鋳造
引き抜き開始
鋳型加熱開始
注湯
超合金タービンブレードの高温強度を上げる
→柱状晶（DS
柱状晶（DS）
DS）や単結晶（SC
単結晶（SC）
SC）の鋳物
引き抜き終了
12
6
サセプタ温度解析モデル
カーボンサセプタ
セラミック鋳型
温度計測点
外ルツボ
誘導加熱コイル
側面冷却盤
13
300mm
SCタービンブレード解析モデル
SCタービンブレード解析モデル
凝固解析メッシュ
輻射解析メッシュ
総要素数：971,165、鋳物要素数：
、鋳物要素数：22,392
総要素数：
、鋳物要素数：
全体メッシュ
14
7
鋳型温度変化過程
1
1分後 5
分後 5分後 分後 10
10分後 10分後 分後 15
15分後 15分後 20
分後 20分後
20分後 分後 30
30分後 30分後 分後 15
輻射加熱時の鋳型表面温度変化
800
700
温度（℃）
600
500
400
300
200
実験結果
計算結果
100
0
0
5
10
15
20
25
時間（分）
16
8
解析結果（100mm/h）
）
解析結果（
PentiumⅣ
Ⅳ 2.4GHz
1GB memory
CPU time : 8.5 hour
引き抜き速度：100mm/h
引き抜き速度：
17
解析結果（600mm/h）
）
解析結果（
引き抜き速度：600mm/h
引き抜き速度：
18
9
目標に対する達成度
開発目標
鋳造前加熱時のサセプタおよびセラミックス
鋳型温度変化（100万要素分割の代表的製
品）を誤差５％以下、計算時間５時間以内で
予測する
実績
90万要素分割のタービンブレード
誤差：5%
5%程度
5%程度*1
計算時間：1.5
1.5時間
1.5時間
*1精度の高い測定が困難であったため、正確な評価ができていない。
19
３. ガス考慮湯流れ・凝固予測プログラム
（a）鋳込み充満時間を10%
鋳込み充満時間を10%以下の誤差で予測
10%以下の誤差で予測
（b）鋳型充満直後の鋳型温度および溶湯温度を
5%
5%以内の誤差で予測
5%以内の誤差で予測
（c）空隙部圧力を10%
空隙部圧力を10%以内の誤差で予測
10%以内の誤差で予測
（100
（100万分割要素相当、計算時間は
100万分割要素相当、計算時間は24
万分割要素相当、計算時間は24時間以内）
24時間以内）
20
10
migt + ∆t RT
M Vigt + ∆t
Mass conservation in cavity
t + ∆t
Ideal gas Pig =
Pouring
Sand mold
mtig+ ∆t − mtig
Melt P,ρ
ρ,Tig+1
ig+1
∆t
Pair
Vent or
Parting line
P,ρ
ρ,Tig
Sand or Metallic mold
= ∑ (q gs S m )ij − ∑ (ρ g SV uV )ij
i ⊂ ig
i ⊂ ig
P1t + ∆t − P2t + ∆t
d
d 
µ  S + C 
K
K
C 
Mass conservation in mold  S
t + ∆t
D’Arcy’s Law uis =
ρ it + ∆ t − ρ it
∆t
Vi ε =
∑ (n
ij
)
v
S ij u ijt + ∆ t ρ ijt + Q m (Tm ) ⋅ Vi
j
Modeling
of gas escape through mold and vent, etc.
21
解析機能
・ガスを考慮した湯流れ･凝固予測ソルバ
（砂型、金型ともに対応）
・ガス巻き込み欠陥予測
・塗型およびガス発生の考慮
・金型用にベントからの排気を考慮
・背圧による湯周り不良の解析
22
11
検証用田型モデル
溶湯：FC250
溶湯：
鋳型：フラン鋳型
キャビティ内ガス：空気
砂型透過率：1.5×
砂型透過率： ×10-9 （m2）
塗型透過率：3.0×
塗型透過率： ×10-13（m2）
塗型厚み：0.1(mm)
塗型厚み：
70x70mmx10mm
23
Ｘ線透過観察試験
24
12
解析結果（背圧＋鋳型内圧力）
25
解析結果（ガス巻き込み）
26
13
解析と実験の比較
t＝
＝0.4301s
A点
点
27
t＝
＝0.7167s
キャビティ圧力変化比較
7000
実験結果
計算結果
塗型透過率×5
鋳型透過率×10
塗型透過率×0.1
鋳型透過率×0.1
6000
圧力(Pa)
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
時間(s)
28
14
クランクシャフト計算モデル
総要素数:1,003,184
総要素数:1,003,184、鋳物要素数
:1,003,184、鋳物要素数:130,373
、鋳物要素数:130,373
29
解析結果（背圧＋鋳型内圧力）
30
15
計算時間およびメモリサイズ
クランクシャフトモデル
総要素数:1,003,184、鋳物要素数:130,373
メモリサイズ　：　203MB
計算時間　：　17.4h
31
ダイキャスト計算モデル
ベント
押し出しピン
Plunger
総要素数：240,352
総要素数：240,352、鋳物要素数：
240,352、鋳物要素数：17,139
、鋳物要素数：17,139
32
16
ガス巻き込み欠陥予測
33
解析と実験の比較
ショートショット実験
計算結果
34
17
資料１（その２）：
シミュレーション成果２
4.凝固組織シミュレーション
4.凝固組織シミュレーション
5.チャンネル型マクロ偏析シミュレーション
5.チャンネル型マクロ偏析シミュレーション
6.Al
6.Al合金鋳物におけるポロシティ欠陥推定
Al合金鋳物におけるポロシティ欠陥推定
シミュレーション
7.球状黒鉛鋳鉄鋳物におけるポロシティ欠陥
7.球状黒鉛鋳鉄鋳物におけるポロシティ欠陥
推定シミュレーション
35
4.　凝固組織
4.　凝固組織シミュレーション
凝固組織シミュレーション
単結晶化および柱状晶化率を80%
単結晶化および柱状晶化率を80%以上の確率で予測
80%以上の確率で予測
（50
（50万マクロ要素相当，計算時間は
50万マクロ要素相当，計算時間は35
万マクロ要素相当，計算時間は35時間
35時間以内）
時間以内）
36
18
モデル概念図
液相セル:
液相セル:完全液相のみ
包絡面セル:
包絡面セル: デンドライト
先端を含むセル
凝固セル:
凝固セル:包絡面が通過し、
凝固中のセル
液相セル
包絡面セル
凝固セル
デンドライト粒
37
溶質分布計算
k e ：有効分配係数
有効分配係数
Fig.3 the schematic diagram for
the solute calculation
拡散方程式
(DFDM)
V ⋅ (Ci
t + ∆t
t
C tj − Cit
j
包絡面での有効分配係数
溶質の排出
− Ci ) = DL ⋅ S ij ⋅ ∆t ∑ (
ke =
C env −in
C env−out
∆C r = V ⋅ ∆f e ⋅ (1 − k e ) ⋅ C env −out
a
) (11)
(12)
(13)
38
19
Dynamic Allocation
39
シミュレーション例
2mm
(a) 直接観察結果
(Sn-21at%Bi, obtained by
X_Ray imaging technique )
(b)　シミュレーション結果
20
単結晶タービン翼
78 mm
¾Super Alloy：
：
IN738LC
¾Emulating DS
cooling condition
190 mm
0.1-3mm
Side View
Front View
Blade
Selector
Chill plate
41
分割
Shell Mold
42
21
ＤＳ翼、引き抜き速度： 50 mm/h
43
凝固組織
引き抜き速度：100mm/h
引き抜き速度：
引き抜き速度：600mm/h
引き抜き速度：
44
22
実績
単結晶タービンモデル
単結晶タービンモデル100
タービンモデル100万要素
100万要素
（鋳物要素4
（鋳物要素4万, Cells 250 万）Æ
万）Æ
計算時間:
Memory: 100 M
計算時間: 4 hours
目標
単結晶化および柱状晶化率を80%
単結晶化および柱状晶化率を80%以上の確率で予測
80%以上の確率で予測
（50
（50万マクロ要素相当，計算時間は
50万マクロ要素相当，計算時間は35
万マクロ要素相当，計算時間は35時間
35時間以内）
時間以内）
45
実績
単結晶タービンモデル
単結晶タービンモデル100
タービンモデル100万要素
100万要素
（鋳物要素4
（鋳物要素4万, Cells 250 万）Æ
万）Æ
計算時間:
Memory: 100 M
計算時間: 4 hours
目標
単結晶化および柱状晶化率を80%
単結晶化および柱状晶化率を80%以上の確率で予測
80%以上の確率で予測
（50
（50万マクロ要素相当，計算時間は
50万マクロ要素相当，計算時間は35
万マクロ要素相当，計算時間は35時間
35時間以内）
時間以内）
46
23
5.チャンネル型マクロ偏析
5.チャンネル型マクロ偏析
シミュレーション
チャンネル型マクロ偏析の発生位置，程度を
20%
以下の誤差で予測
（ 50万マクロ要素相当，計算時間は
50万マクロ要素相当，計算時間は48
万マクロ要素相当，計算時間は48時間
48時間
以内）
47
計算方法（基礎方程式）
シミュレーションには以下の式を連成して計算
質量保存則
熱エネルギー保存則
溶質保存則
運動量保存則
( )
∆ ρV
∆t
i
=
L
f L SU
)
ij
j
(
∂ ρC pVT
(
∑ (n ρ
∂t
m
)=
)
i
∑
j
(
Sij T jB − Ti B
Rij
)+
∑  n ρ
j
L
B
∆VS
C p S f LU T  + ρ S ∆H

∆t
(
m B m B
rB
CLj − CLi
∂ ρV C i
= ∑(nρL f LSUmCL )ij + ∑(mDL ρ L f LS)ij
∂t
dij
j
j
)
∆( ρ LVLU ) J
= M d + MC + M S + M g + M P
∆t
48
24
形状モデル
36(mm)×80(mm)×9(mm)
36×80×9=25920個
合金
：Al-6.0wt%Mg
冷却条件
：左面　周囲温度293K
：左面　周囲温度
2K
熱伝達係数627.9W/m
熱伝達係数
：他の面は断熱
初期温度
：T=908.0K
49
チャンネル偏析の計算例（3
チャンネル偏析の計算例（3次元）
50
25
形状モデル
一方向凝固Pb-10mass%Sn合金
合金
一方向凝固
計算領域
：10x10x20 mm
要素数
：20x20x30
上面、側面 ：断熱
温度勾配
：1000K/m
底面からの冷却速度
：0.0783K/s
51
チャンネル偏析の計算例（一方向凝固）
channel
segregation
Fraction solid
52
Concentration
26
チャンネル偏析の計算例（実用モデル）
タービンブレードモデル
Ni-15mass%Cr合金
合金
計算領域
: 79x45x191 mm
要素数
: 950607
引き抜き速度
: 400 mm/h
53
実績
検証鋳物：タービン模擬翼超耐熱合金精密鋳造品
検証鋳物：タービン模擬翼超耐熱合金精密鋳造品
（100
（100万主要素分割）
100万主要素分割）
使用PC
使用PC：
PC：CPU：
CPU：Pentium4, 2.4GHz, Memory：
Memory：1GB
計算時間：
計算時間：70時間以内
70時間以内(
時間以内(輻射考慮無、目標の50
輻射考慮無、目標の50万要素
50万要素
では48
では48時間以内で達成
48時間以内で達成)
時間以内で達成)
使用メモリー 600MB
600MB
精度：検証用モデルではチャンネル型偏析が観察されて
精度：検証用モデルではチャンネル型偏析が観察されて
いない。実験でチャンネル型偏析が観察されない
条件では計算でもチャンネル型偏析は発生してい
ない。
54
27
６. Al合金鋳物におけるポロシティ
Al合金鋳物におけるポロシティ
欠陥推定シミュレーション
ひけ巣欠陥の発生位置および頻度を15%
ひけ巣欠陥の発生位置および頻度を15%以下の　15%以下の　誤差で予測
（200
（200万分割要素相当，計算時間は
200万分割要素相当，計算時間は12
万分割要素相当，計算時間は12時間以内）
12時間以内）
55
酸化皮膜巻き込みのモデル
„ 湯面の衝突で巻き込まれ、溶湯と共に流動
„ 巻き込まれた酸化物はマーカーで表示
„ マーカーは酸化物寸法と個数の情報
Gas
phase
を持つ
Oxide film
Liquid
aluminum
alloy
Oxide marker particles
56
28
Shrinkage Flow Pressure Method
Solidification shrinkage flow(D’Arcy flow)
¾Before the starts of solidification
1. The pressure( ambient and
hydrostatic pressures )
PLi = PA + ρgH i
CH
CH 0
2. The porosity growth
Steady-state hydrogen diffusion
∆ V Pi =
R H Ti
MH
PL i
M Hi = 4π (rPit ) 2 n pi ρ L DH
rpi = Rox ,i
Modeling
Pore
CL
Rp
= k H PL1 / 2
r
RP
∂C
∂r
r = rPt
t
1/ 2
∆t = 4π rPi n pi ρ L DH (C H 0 − k H PLi ) ∆t
(Element with fresh oxides)
rpi = Rox ,min
(Element without fresh oxides)
57
¾After the starts of solidification
1. The pressure field in mushy zone
Darcy’s law
( ρ S − ρ L ) ∆VSit +∆t − ρ L ∆VPit = ∑ SijU ijt +∆t ρ L f Li ∆t
'
U ijt +∆t = (
K
µ fLd
)ij [ PLjt +∆t − PLit +∆t + ρ L g ( z j − zi )]
2. Gas pore pressure
Pg = PL +
2σ gL
rp
u2
u3
u1 Pore
Pg
PL
u4
58
29
酸化物巻き込みシミュレーション例
3.460s
7.281s　13.710s
インテークマニホールド
59
酸化皮膜の巻き込み予測
赤丸は欠陥発生位置
60
30
ポロシティ欠陥予測
a) 簡易法（ホットスポット・酸化
皮膜巻き込み考慮）
b)　凝固収縮流考慮
61
実際との比較
62
31
定量的比較のための試験片採取位置
A4
A2
A6
A21
A12 A14
A18 A20
A8 A10
A16
A24
A1
A5
A3
A7
A9
A11
A17
A13 A15
A19
A21
A23
A1 から A24の場所から試験片を切り出し、ア
A24 の場所から試験片を切り出し、ア
ルキメデス法でポロシティ体積を算出
63
ポロシティ体積の推定値と実測値の比較
0.120
ﾎﾟﾛｼﾃｨ体積(cc)
0.080
0.060
0.040
0.12
ﾎﾟﾛｼﾃｨ体積(cc)： ICAST
ﾎﾟﾛｼﾃｨ体積(cc):Icast
ﾎﾟﾛｼﾃｨ体積(cc):実体
0.100
0.10
0.08
0.06
A1
0.04
A11
0.02
0.020
0.00
0.00
A2
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
ﾎﾟﾛｼﾃｨ体積(cc)： 実製品
0.000
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
試料番号
A1,A2,A11を除き、約
を除き、約88%
を除き、約88%の推定精度
88%の推定精度
64
32
計算時間
¾ハード:
ハード Pentium Ⅳ 2.4G Hz, 2G RAM
¾酸化物巻き込み:
酸化物巻き込み 3.52h
3.52h
5.58h
¾ポロシティ予測 (簡易法：巻き込み・ホットスポット
簡易法：巻き込み・ホットスポット):
簡易法：巻き込み・ホットスポット : 2.06h
2.06h
6.01h
¾ポロシティ予測(凝固収縮・巻き込み
ポロシティ予測 凝固収縮・巻き込み):
凝固収縮・巻き込み 2.49h
2.49h
全要素数2,090,184;
鋳物要素数:
全要素数
鋳物要素数 202,987.
65
７.球状黒鉛鋳鉄鋳物におけるひけ
巣欠陥シミュレーション
ひけ巣欠陥の発生位置および頻度を15%
ひけ巣欠陥の発生位置および頻度を15%以下の
15%以下の
誤差で予測
（200万分割要素相当，計算時間は
200万分割要素相当，計算時間は12
万分割要素相当，計算時間は12時間以内）
12時間以内）
66
33
モデル
・黒鉛、オーステナイト成長：カーボン拡散律速
・黒鉛、オーステナイト体積から相当膨張係数算出
・Voxel法で応力解析
法で応力解析
= f ( T& E )
= F ( ∆Tn )
dR γ+G
dt
= DCγ
RG
CG / γ − C L / γ
( R G − R γ+G ) R γ+G Cγ / L − CL / γ
67
Flowchart
dRγ + G
Start
dt
= Dcγ
RG
CG /γ − C L /γ
( RG − Rγ + G ) Rγ + G C γ / L − C L / γ
Carbon con.
Temperature field
Next step
Nucleation & growth
β t = βGt + βTt
βTt = γ ( T t − T 0 )
Graphite
M ρL M
1  M ρL
βGt = 
+
+

3  M elm ρG M elm ρ γ M elm
t
G
Deformation & stress
End
t
γ
t
L
Austenite

− 1


VOXEL method
to save CPU and memory
a) only cubic element
b) only elastic deformation
68
34
Kanno et al.(Kimura Foundry)
L=W
T
T
L
T
W
Simple case(1)
69
Porosity
region
max. principal
stress
40　～　40　～　50
～　50　50　MPa
30　～　30　～　40
～　40　40　MPa
20　～　20　～　30
～　30　30　MPa
10　～　10　～　20
～　20　20　MPa
0　～　10
～　10　10　MPa
70
35
断面ひけ巣比較
外引けしやすい形状の押湯だった結
果、ひけ巣がなかったのでは
少し位置が違うところに
ある可能性がある
少し位置が違うところに
ある可能性がある
71
実績
鋳物：セグメント間継手金物
鋳物：セグメント間継手金物FCD450
セグメント間継手金物FCD450鋳造製品
FCD450鋳造製品
（200
（200万要素分割）
200万要素分割）
使用PC:
使用PC: PC: CPU：
CPU：Pentium4 2.4GHz, Memory：
Memory：1GB
計算時間：流れ計算８時間、凝固計算
計算時間：流れ計算８時間、凝固計算4
流れ計算８時間、凝固計算4時間
使用メモリー140
使用メモリー140M
140M
精度：82%
精度：82%の確率でひけ巣の有無が一致（
82%の確率でひけ巣の有無が一致（9
の確率でひけ巣の有無が一致（9／11事例）
11事例）
計算対象の鋳物について11
計算対象の鋳物について11事例を調査。
11事例を調査。
うち9
うち9事例で引け巣の有無が一致した。
（9/11=0.82
（9/11=0.82）
9/11=0.82）
72
36
A01A330-18341
事業化の概要
・対象ユーザ：先ずは鋳物製造メーカ、
次に、ダイカスト製造業へと進出
・本プロジェクトの成果物
鋳造シミュレーションソフトウェア
鋳造シミュレーションソフトウェア
◎対象ﾕｰｻﾞ：国内約3,000
社
◎対象ﾕｰｻﾞ：国内約3,000社
・鋳造メーカ：2000社
社
鋳造メーカ：
・ダイカスト製造業：850社
社
ダイカスト製造業：
国内素形材関係団体
・販売体制
・素形材センター(
社)
・素形材センター(正会員258
正会員258社
・日本鋳造工学会(
事業所+
名)
・日本鋳造工学会(法人会員408
法人会員408事業所
事業所+個人会員3121
個人会員3121名
・日本鋳物工業会(
社+賛助会員35
社)
・日本鋳物工業会(正会員594
正会員594社
賛助会員35社
・日本非鉄金属鋳物協会(
社+賛助会員21
社)
・日本非鉄金属鋳物協会(正会員262
正会員262社
賛助会員21社
・日本ダイカスト協会(
社+賛助会員109
社)
・日本ダイカスト協会(正会員117
正会員117社
賛助会員109社
など
○販売代理店
○販売・サポート：　クオリカ㈱
売 上 （百 万 円 ）
300
100
250
80
200
60
150
40
100
販売数
・普及見通し
○技術支援、アドバイザー：
大阪大学、北海道大学など
売上高
販売数
20
50
0
0
H15 H16 H17 H18 H19 H20
1
成果の実用化可能性(1/2)
A01A330-18341
((a)曲面対応湯流れ・凝固予測ソルバ
a)曲面対応湯流れ・凝固予測ソルバ
a)曲面対応湯流れ・凝固予測ソルバ
曲面対応湯流れ・凝固予測ソルバ
・ダイカスト鋳造などの曲面部の多い複雑形状に適用可能
・ダイカスト鋳造などの曲面部の多い複雑形状に適用可能
・商品化の第一リリース時にリリース予定（平成１６年１月頃）
・商品化の第一リリース時にリリース予定（平成１６年１月頃）
・輻射考慮については平成１７年頃
・輻射考慮については平成１７年頃
((b)サセプタ温度解析ソルバ
b)サセプタ温度解析ソルバ
b)サセプタ温度解析ソルバ
サセプタ温度解析ソルバ
・タービン翼などの一方向凝固プロセスにしか使用しない。
・タービン翼などの一方向凝固プロセスにしか使用しない。
・完全な商品化には１～２年程度かかる。
・完全な商品化には１～２年程度かかる。
・使用する対象企業が限定されるため経済的な面で問題が残る。
・使用する対象企業が限定されるため経済的な面で問題が残る。
・商品化のための資金入手が必要。
・商品化のための資金入手が必要。
((c)ガスを考慮した湯流れ・凝固予測プログラム
c)ガスを考慮した湯流れ・凝固予測プログラム
c)ガスを考慮した湯流れ・凝固予測プログラム
ガスを考慮した湯流れ・凝固予測プログラム
・金型、砂型鋳造における背圧、気泡発生の予測に適用可能
・金型、砂型鋳造における背圧、気泡発生の予測に適用可能
・平成１６年５月頃
・平成１６年５月頃
曲面対応
曲面対応
サセプタ温度解析、一方向凝固精密鋳造対応
サセプタ温度解析、一方向凝固精密鋳造対応
2
1
A01A330-18341
成果の実用化可能性(2/2)
((d)チャンネル型偏析推定ソルバ
d)チャンネル型偏析推定ソルバ
d)チャンネル型偏析推定ソルバ
チャンネル型偏析推定ソルバ
・タービン翼などにみられるチャンネル型偏析の予測に適用可能
・タービン翼などにみられるチャンネル型偏析の予測に適用可能
・商品化のためには資金の入手またはボランタリーが必要
・商品化のためには資金の入手またはボランタリーが必要
((e)結晶組織形成シミュレーションプログラム
e)結晶組織形成シミュレーションプログラム
e)結晶組織形成シミュレーションプログラム
結晶組織形成シミュレーションプログラム
・完全な商品化には１～２年程度かかる。
・完全な商品化には１～２年程度かかる。
・使用する対象企業が限定されるため経済的な面で問題が残る。
・使用する対象企業が限定されるため経済的な面で問題が残る。
・商品化のための資金入手が必要。
・商品化のための資金入手が必要。
((f)アルミニウム引け巣欠陥予測ソルバ
f)アルミニウム引け巣欠陥予測ソルバ
f)アルミニウム引け巣欠陥予測ソルバ
アルミニウム引け巣欠陥予測ソルバ
・アルミニウム鋳造品の引け巣欠陥予測に適用可能
・アルミニウム鋳造品の引け巣欠陥予測に適用可能
・平成１６年７月頃
・平成１６年７月頃
((g)球状黒鉛鋳鉄における引け巣欠陥予測ソルバ
g)球状黒鉛鋳鉄における引け巣欠陥予測ソルバ
g)球状黒鉛鋳鉄における引け巣欠陥予測ソルバ
球状黒鉛鋳鉄における引け巣欠陥予測ソルバ
・球状黒鉛鋳鉄の鋳造品における引け巣欠陥予測に適用可能
・球状黒鉛鋳鉄の鋳造品における引け巣欠陥予測に適用可能
・平成１６年５月頃
・平成１６年５月頃
組織形成シミュレーションプログラム
組織形成シミュレーションプログラム
球状黒鉛鋳鉄における引け巣欠陥予測
球状黒鉛鋳鉄における引け巣欠陥予測
A01A330-18341
商用ソフトとの比較
革新的鋳造ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ技術
開発元
ソフト価格(千円）
NEDO
3,200（予定）
一方向凝固、一般精密鋳造、
主な解析対象
重力鋳造、ﾀﾞｲｶｽﾄ、
低圧鋳造、傾斜鋳造
不等間隔直交格子,
要素分割
規則-不規則混合要素
自由表面の取扱い
直接差分β法
解析方法
直接差分法
速度境界条件
○
圧力境界条件
○
背圧/ﾍﾞﾝﾄの考慮(金型)
○
背圧/ﾍﾞﾝﾄの考慮(砂型)
○
ALﾎﾟﾛｼﾃｨ定量予測
○
ｽﾄﾚｰﾅ考慮
○
球状黒鉛鋳鉄のﾎﾟﾛｼﾃｨ
○
ﾏｸﾛ偏析の直接ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ
○
凝固応力解析
○
一方向凝固対応
○
凝固組織予測
○
＜凡例　○：機能有、×：機能無、△：不明＞
3
ソフトＡ
ソフトＢ
ソフトＣ
ソフトＤ
Ａ社
3,200
Ｂ社
4,000～
Ｃ社
9,800～
Ｄ社
14,850～
重力鋳造、ﾀﾞｲｶｽﾄ、
低圧鋳造､傾斜鋳造
ﾀﾞｲｶｽﾄ､重力鋳造､
低圧鋳造､傾斜鋳造
ﾀﾞｲｶｽﾄ､重力鋳造、
傾斜鋳造、
一方向凝固、一般精密鋳造、
ﾀﾞｲｶｽﾄ､重力鋳造
不等間隔直交格子
等間隔直交格子
等間隔直交格子
任意形状(薄肉対応)
直接差分β法
直接差分法
○
○
×
×
△
×
△
×
△
×
×
ＶＯＦ法
差分法
○
△
○
×
△
×
△
×
△
×
×
ＶＯＦ法
差分法
○
○
○
×
△
×
△
△
△
×
△
ＶＯＦ法/非ﾆｭｰﾄﾝ流体
有限要素法
○
×
○
×
△
×
△
△
○
○
○
高機能＆低価格化を実現
4
2
A01A330-18341
波及効果
１．技術的波及効果
①設計、開発時間の短縮
①設計、開発時間の短縮
②鋳造品の高品質化、歩留り向上、短納期化
②鋳造品の高品質化、歩留り向上、短納期化
③循環型社会の構築、省エネルギへの寄与
③循環型社会の構築、省エネルギへの寄与
④鋳造産業及び国内の機械産業の国際競争力向上
④鋳造産業及び国内の機械産業の国際競争力向上
２．経済的波及効果
①鋳造業におけるコスト低減、利益向上
①鋳造業におけるコスト低減、利益向上
②国際競争力向上、ﾍﾞﾝﾁｬｰﾋﾞｼﾞﾈｽ設立による雇用拡大の期待
②国際競争力向上、ﾍﾞﾝﾁｬｰﾋﾞｼﾞﾈｽ設立による雇用拡大の期待
３．当該分野の研究開発
への寄与
①
線
①X線
X線
線透視法による湯流れ直接観察
透視法による湯流れ直接観察
②革新的鋳造シミュレーション開発による国内外研究者への刺激
②革新的鋳造シミュレーション開発による国内外研究者への刺激
OK
産
量
NO
判定
作
試
判定
湯流れ　・
凝固解析
鋳造方案
製品設計
OK
NO
ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ
鋳造ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ使用時の鋳造工程
5
A01A330-18341
事業化の計画
H15年度
H15年度
商品化
H16年度
H16年度
製品化
製品化
リリース予定日：平成１６年１月頃
H17年度
H17年度
H18年度
H18年度
H19年度
H19年度 H20年度
H20年度
販　売
販　売
バージョンアップ・保守・運用サービス
バージョンアップ・保守・運用サービス
実用化提案
実用化提案
宣伝広告
ﾊﾟﾝﾌﾚｯﾄ等
ﾊﾟﾝﾌﾚｯﾄ等
ﾊﾟﾝﾌﾚｯﾄ：増刷、更新
ﾊﾟﾝﾌﾚｯﾄ：増刷、更新
業界紙への広告、セミナー、展示会出展
業界紙への広告、セミナー、展示会出展
販促資料
販促資料
製作
製作
専用ホームページ立上げ、更新作業
専用ホームページ立上げ、更新作業
事例集、サンプル集作成
事例集、サンプル集作成
ユーザ会
ユーザ会
発足
発足
年１回での開催を予定：ﾕｰｻﾞ間で
年１回での開催を予定：ﾕｰｻﾞ間で
の情報交換、技術交流会など
の情報交換、技術交流会など
6
3