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Composite Innovation Centre case study (Japanese)
自動車 Composites Innovation Centre 設計と解析の統合が、最先端の複合材を使用した車両のスマートな設計の道を開拓 製品 NX 課題 手作業による解析モデルの 再作成の削減／排除 多数の組み合わせでの パラメーターの評価 製品開発サイクルタイムの 短縮 スタッフの生産性の向上 複雑な複合材料で作られた 製品の解析 成功の鍵 NX による設計および解析環境 の統合 強力なジオメトリの編集 およびクリーンアップ機能 NX CAD と NX CAE を 使 用 し て、 Composites Innovation Centre が 設計代替案の評価にかかる時間を 2 分の 1 に短縮 最先端の複合材テクノロジーの実用化 Composites Innovation Centre Manitoba Inc.（CIC）は、複合材料とテクノロジー の開発、商品化を専門とする、業界トッ プの非営利団体です。マニトバ州ウィニ ペ グ に 拠 点 を 置 く CIC は、21,000 平 方 フィートの施設に 26 名のスタッフを抱え ています。この施設には、デジタル設計 と解析作業のための事務所の他に、複合 材料の特性評価のための実験室と、試作 品の組み立てエリアがあります。 資金援助も受けています。CIC は、Boeing、 Magellan Aerospace、Cormer Aerospace、 Emteq Canada、Motor Coach Industries、 New Flyer Industries などの主要なクライア ントに対して、技術的な助言、設計、解析、 試作品作成、製造などのサービスを組み合 わせて提供しています。 重量削減による温室効果ガス対策 燃料費の高騰と規制強化によって自動車か らの有害物質排出量の削減が避けられない 課題となっている自動車メーカーは、これ らの新しい市場要件を満たすための選択肢 の幅を広げようとしています。この課題に 取り組む自動車メーカーにとって、車両重 量の削減は、さまざまな解決策の中で特に 重要な対策の 1 つです。車両が軽量化す れば移動に必要なエネルギーが減少し、エ 2003 年に同業パートナーの共同事業と ネルギーの減少は消費燃料と大気中に放 して設立された CIC は、現在、この業界 出される二酸化炭素（化学式は CO2）の量 の同業者連盟のメンバー企業に加えて、 に直接影響を与えます。「重量削減におけ 一部、マニトバ州政府とカナダ政府からも 解析モデルの迅速な自動更新 ロバストなラミネート複合材 モデリング機能 結果 コンポーネントの重量を 40% 以上削減 解析モデルの作成時間の短縮 軽量コンセプトカー、Kestrel www.siemens.com/nx 結果（続き） 設計と解析の繰り返しに かかる時間の短縮 より多くの設計代替案の評価 手作業によるやり直しの ほぼ完全な排除 ラミネート複合材構造の 正確な表現および解析 米国の安全基準への コンプライアンス 前方ねじり力の評価結果の例 「NX ソフトウェアに切り替えた ことにより、以前は不可能だった 設計や解析プロジェクトを 行えるようになりました。」 「以 前 は ス タ ン ド ア ロ ン の CAD と FEA ソ フ ト ウ ェ ア パッケージを使用していま した。ジオメトリへの変更 が 必 要 に な る た び に、CAD ソフトウェアで変更を行い、 モデルを FEA ソフトウェア に 再 イ ン ポ ー ト し た 後 で、 解析をゼロから始めなけれ ばなりませんでした。これ は非常に時間のかかる作業 でした。」 Composites Innovation Centre 陸上運送部門 主任エンジニア Alastair Komus 「複合材には多くのオプショ る課題は、重量を削減することによって強 ンがあるため、さまざまな 度や剛性が低下してはならないということ パラメーターを迅速に特定 で す。」CIC で 陸 上 輸 送 部 門 を 担 当 す る および検討できる、柔軟性 主任エンジニア、Alastair Komus 氏は言い の高いインターフェースが ます。「そこで威力を発揮するのが、複合材 不 可 欠 で す。NX Laminate などの強度重量比の高い材料です。」 Composites を使用すること により、この作業を確実に Komus 氏のチームは、有名な設計会社であ 行うことが可能になります。 る Motive Industries から、繊維強化プラス こ の ツ ー ル を 使 用 す れ ば、 チックを使用した乗用車の開発を支援して それぞれのプライにかかる 欲しいという依頼を受けました。Kestrel と 応力を十分に理解した上で、 名付けられたこの車両は、アルミニウム製 設計の重量とパフォーマン のフレームを採用し、ハイブリッド駆動シ スが最適化されるように材 ステムを動力源としています。フラックス 料の配向角、プライの位置、 （亜麻）やヘンプ（インド大麻）などの特殊 または材料の選択を変更す なバイオ繊維を車体に採用するに当たり、 ることができます。」 CIC による支援が求められたのです。 Composites Innovation Centre 陸上運送部門 主任エンジニア Alastair Komus ルーフクラッシュの評価結果の例 CAD と CAE の統合の実現 シーメンス PLM ソフトウェアの NX™ソフ トウェアを導入するまで、CIC のエンジニ アは、複数のツールを使用してジオメトリ の作成や複合材構造の解析を行っていまし た。コンピューター支援設計（CAD）とコ ンピューター支援エンジニアリング（CAE） を使用するこのアプローチは、実用的であ る一方で、ツール間に連動性がないため作 業に時間がかかり、作業の繰り返しも伴い ます。CIC のエンジニアは、より一体感の あるワークフローを実現し、それによって 生産性を向上したいと考えていました。い くつものシステムを評価した結果、CIC の エンジニアは NX を使用して設計とシミュ レーションの環境を強固に統合することに 決定しました。Komus 氏は、次のように説 明します。 「以前はスタンドアロンの CAD と FEA（有限要素分析）ソフトウェアパッ ケージを使用していました。ジオメトリへ の変更が必要になるたびに、CAD ソフト ウェアで変更を行い、モデルを FEA ソフ トウェアに再インポートした後で、解析を ゼロから始めなければなりませんでした。 これは非常に時間のかかる作業でした。」 製造された車両フードの試作品 複合材構造の強化に使用されるバイオ繊維 Kestrel では、構造健全性を犠牲にすること なく、できる限り軽量の部品を作り出すこ とを目標としていました。それには、設計 と解析を何回も繰り返し、車両アセンブリ 全体でこの微妙なバランスを確実に実現す る必要が生じます。NX による設計ジオメト リと解析モデルのシームレスな関連付けは、 手作業による更新を必要とせず、設計変更 を解析モデルに迅速に適用することを可能 にしました。 CIC のエンジニアは、積層方式、参照温度、 故障理論など、レイアップの重要な属性を 特定する際に、このソフトウェアの直観的 なメニュー駆動型のワークフローが非常に 役立ったと言います。この機能を、設計と 解析の両方の分野に対応する一貫性のある ユーザー・インターフェースと組み合わせ ることにより、複合材構造の設計に関する 日々の作業が一変しました。「Kestrel につ いて、私たちは 4 種類の荷重条件で 50 を 超えるプライ設計の検討を行いました。」 より多くのバリエーションをより迅速に処理 Komus 氏は言います。「これは、以前のツー プ ラ イ 積 層 の 定 義 お よ び 最 適 化 に は、 ルセットとは比較にならない数です。」 NX Laminate Composites が 導 入 さ れ ま し た。Komus は、次のように述べています。 米国の安全基準へのコンプライアンスの 「 複 合 材 に は 多 く の オ プ シ ョ ン が あ る た 実質的な強化 め、さまざまなパラメーターを迅速に特定 CIC のエンジニアは、米国の自動車安全規 および検討できる、柔軟性の高いインター 格へのコンプライアンスに関するシミュ フ ェ ー ス が 欠 か せ ま せ ん。NX Laminate レーションにも NX を使用しました。これ Composites を 使 用 す る こ と に よ り、 こ の には、車両重量の 1.5 倍に相当する静的荷 作業を確実に行うことが可能になります。 重に耐えることを求める、ルーフクラッ このツールを使用すれば、それぞれのプラ シュ耐性のシミュレーションも含まれてい イにかかる応力を十分に理解した上で、設 ます。さらに、シートベルトアセンブリの 計の重量とパフォーマンスが最適化される アンカーの評価を行って、乗員を効果的 ように材料の配向角、プライの位置、また に拘束し、故障発生の可能性を減少する、 は材料の選択を変更することができます。」 アセンブリの正しい位置を決定しました。 「NX の統合環境の中でこれらのテストを実施 することができ、データを別のツールにエク スポートする必要がないことは、時間の大幅 な節約につながっています。」 Composites Innovation Centre 陸上運送部門 主任エンジニア Alastair Komus ソリューション／サービス NX NX CAE NX Laminate Composites www.siemens.com/nx 主な事業内容 「設計変更を行ってパフォーマンス を検証する際の効率性は、飛躍的 に向上しています。」 Composites Innovation Centre Manitoba Inc.（CIC）は、複合材 料とテクノロジーの開発、商品 化を専門とする、業界トップ 「NX の統合環境の中でこれらのテストを実 を可能にしました。「50 種類の異なるプラ 施することができ、データを別のツールに イ構成を解析することにより、フロント の非営利団体です。 エクスポートする必要がないことは、時間 タブコンポーネントの重量を 242 ポンド www.compositesinnovation.ca の大幅な節約につながっています。」Komus （109 kg）から 142 ポンド（64 kg）にまで は言います。 減少し、41% の重量削減に成功しました。」 所在地 Komus 氏は言います。 生産性の向上とそれに伴う結果 カナダ マニトバ州 CIC の エ ン ジ ニ ア は、NX を 適 切 に 使 用 す NX の使用によって CIC が得たメリットは、 ることによって、ますます複雑化するプロ 生産性に関するものだけではありません。 ジェクトに取り組み、多数の設計変更につ CIC は、 シ ー メ ン ス PLM ソ フ ト ウ ェ ア の 「NX ソ フ ト ウ ェ ア に 切 り 替 え いて検討しながら、同時に記録的な速さで 地 域 ソ リ ュ ー シ ョ ン パ ー ト ナ ー で あ る たことにより、以前は不可能 クライアントに結果を提供しています。NX MAYA から、迅速で有益な技術サポートを だった設計や解析プロジェク は、初期段階の広範囲に及ぶ選択肢から選 受けています。Komus 氏は、MAYA との協 トを行えるようになりました。 択する場合にも、より成熟した構想におい 力によって CIC は最初から本格的な活動を 設計変更を行ってパフォーマ てパフォーマンスの検証や最適化を行う場 行うことができたと述べています。Komus ンスを検証する際の効率性は、 合にも、これを迅速かつ直観的に実現する、 氏は言います。「MAYA は素晴らしい協力会 飛躍的に向上しています。」 統合された単一のデジタルソリューション 社です。MAYA のお陰で私たちはバリュー 「50 種類の異なるプライ構成を を 提 示 し ま す。Komus 氏 は 次 の よ う に 述 チェーンの重大なギャップを埋めることが 解析することにより、フロン べています。「NX ソフトウェアに切り替え できたのです。」 トタブコンポーネントの重量 たことにより、以前は不可能だった設計や を 242 ポ ン ド（109 kg） か ら 解析プロジェクトを行えるようになりまし 142 ポンド（64 kg）にまで減 た。設計変更を行ってパフォーマンスを検 少し、41% の重量削減に成功 証する際の効率性は、飛躍的に向上してい ます。」 しました。」 Composites Innovation Centre 陸上運送部門 主任エンジニア Alastair Komus NX の使用は、Kestrel プロジェクトにおい て CIC チームが車両の安全性や耐久性を損 なうことなく大幅な重量削減を実現する 上でも役立ちました。非常に幅広い設計変 数を他に負けない短い期間で評価できるこ とは、CIC チームが軽量バイオ繊維複合材 料を設計において最大限に活用すること 異なるプライ積層がコンポーネントの変位にもたらす影響 日本 〒 151-8583 東京都渋谷区 代々木 2-2-1 小田急サザンタワー Tel: +81 (0)3-5354-6700 Fax: +81 (0)3-5354-6780 www.siemens.com/plm © 2013 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. 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