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デザイン開発

ノンパラメトリック形状最適化による最適面創生技術とトロポジー最適化による軽量化技術を組合せ、自動車板金プレス部品の最適最軽量化を図る

岡山県

ヒルタ工業株式会社

2021年2月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 自動車用板金プレス部品のノンパラメトリック形状最適化とトポロジー最適化を組合せた軽量化技術の研究開発
基盤技術分野 デザイン開発
対象となる産業分野 自動車、産業機械
産業分野でのニーズ対応 高性能化(小型化・軽量化)、低コスト化
キーワード ノンパラメトリック形状最適化、トポロジー最適化、軽量化、低コスト、板金プレス加工
事業化状況 実用化に成功し事業化間近
事業実施年度 平成29年度~令和1年度

プロジェクトの詳細

事業概要

自動車用板金プレス構造のサスペンションアーム、ブレーキペダル等において、板面構造であるため最軽量化が図れない課題に対し、ノンパラメトリック形状最適化を用いた最適面形状の創成技術、及びトポロジー最適化での肉盗みによる最軽量化技術の確立、更にそれらを連成した世界初の革新的技術により、最適最軽量構造とし、10%以上の軽量化と5%以上のコスト低減、開発効率向上による開発費10%低減を実現する。

開発した技術のポイント

・設計者のスキルに依存し、最適形状が求められず、最軽量化が図れない課題に対し、次のような最適形状課技術を確立
-設計者による形状パラメータ化を必要としないノンパラメトリック形状最適化を用いた製品最適面形状の創生技術
-トポロジー最適化を用いた肉盗みなどによる軽量化技術
-上記を連成・自動化し、設計者の経験に依存しない設計プロセス
・これらにより、当社主要製品に対して次のような成果を達成
-軽量化10%以上
-コスト5%以上低減
-開発費10%以上低減

具体的な成果

・最適化シミュレーションシステムの構築
-ノンパラメトリック形状最適化のプログラム改良
-ノンパラメトリック形状最適化とトポロジー最適化システムのデータ連成化
・解析結果に基づいた金型構造と試作品製作
-テストピースモデルでの加工最適化金型の設計検討を実施
-製品コストと金型費5%低減検証を実施
-金型最適化製作マニュアルを作成
・最適化手法を用いたシャシー部品の設計と検証
-フロントロアアームを先に確立したシステムで最適化を実施、境界条件がネックとなり、効果が見えなかった
-境界条件が少ないフロントアッパーアームに変え再検証を実施、同等の剛性・強度において、軽量化10%異常を達成。
-強度解析ソフトにより、結果検証を実施。
-実際に金型を用意し、検証品を試作、評価を実施した。
・最適化手法の確立
-上記一連のフローについてマニュアル化実施。
-その他部品の最適化検討事例のDB化完了。

研究開発成果の利用シーン

知識や経験を要求される板金部品形状設計現場において活用が見込まれる。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

最適化シミュレーションシステムの構築および高度化目標が達成され、実用化済。
事業化に向けて本最適化シミュレーションを活用した形状提案を川下企業へ実施中。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作

製品・サービスのPRポイント

プレス加工板金部品の成形面を本技術のようにダイナミックに創成し強度向上を行う技術は、本邦初と思われ革新的であると考える。特に、この一連のプロセスが自動化されていることは特筆すべき点である。

今後の実用化・事業化の見通し

・本事業にて確立したシステムについては既に社内水平展開を行い、実用化済。
・今後はより多くの板金プレス部品へ展開できるよう日常的なアップデートを図る。
・長期的には、解析結果と実体試験の整合度をさらに向上させていく。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 ヒルタ工業株式会社
事業管理機関 公益財団法人岡山県産業振興財団
研究等実施機関 ヒルタ工業株式会社
学校法人トヨタ学園豊田工業大学
アドバイザー 三菱自動車工業株式会社
国立大学法人 岡山大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 ヒルタ工業株式会社(法人番号:8260001018512)
事業内容 製造業
社員数 821 名
本社所在地 〒714-0062 岡山県笠岡市茂平1410
ホームページ http://www.hiruta-kogyo.co.jp/jhtml/j-top.html
連絡先窓口 ヒルタ工業株式会社 開発課 吉川修司
メールアドレス shuji-yoshikawa@hiruta-kogyo.co.jp
電話番号 0865-66-3701