シミュレーション(CAE)サービス
3D CADをはじめとする製品開発のデジタル化が進み、開発の効率化が進んでいますが、その一方作ってみて初めて問題が発覚するということもまだ珍しいことではありません。また、建築・建設に使用される大型のアセンブリなどは試験そのものが困難であるか非常にコストがかかることも珍しくありません。
シミュレーションによってあらかじめバーチャルに開発中の製品の挙動を確認することで、最終的に試作の回数を必要最小限しコストと時間を削減できるようになります。
mfabricaでは、すでに多くのお客様の製品開発においてシミュレーションで貢献した実績があり、それらの経験と知見を活かしてお客様の一層のコスト削減と開発時間短縮に貢献いたします。
複雑な現象のシミュレーションは、解析の条件を特定することも、何を求めるべきなのかもはっきりしていないことも珍しくありません。また、開発初期においては決まっていないことも多いのが現実です。ましてやシミュレーションに馴染みがないと、どう進めればよいのか見当もつかないということがあっても当たり前です。
弊社のシミュレーションサービスでは、シミュレーション業務の詳細を決定する際には丁寧な会話を通じて、具体的な条件に置き換えていきますので安心してご依頼ください。
構造解析
製品開発において線形静解析だけでなく、製品が大きく変形する、材料の塑性やゴム、ジェルなどの超弾性や粘弾性の挙動を扱わなくてはならない、時間に依存するクリープ挙動を考慮しなくてはならないなどの複雑な挙動を扱わなくてはならないことは珍しいことではありません。さらに衝撃や振動などのダイナミックな挙動を考慮しなければならないことも珍しくありません。しかし、これらの解析は一般的な設計者CAEで行うのが困難なことも多いのです。弊社で豊富な経験を生かして、これら高度な非線形分野のシミュレーションでお客様の開発をご支援いたします。
350mlアルミ缶を斜め上からつぶした解析です。大変形大ひずみや材料の塑性、接触問題の処理など非線形の典型的な問題です。単に強度の確認をするだけではなく、どのような状態で破壊されるのか、破壊後の挙動はどうかなど比較的難易度の高い解析もぜひご相談ください。
自動車などに用いられるラバーブーツの変形を解析しています。ムーニー・リブリン則によるゴムの材料物性定義を行い、大きく変形した際の接触処理を行っています。
弊社では解析だけではなくゴムの材料物性測定も承っております。
構造解析の用途は部品設計における強度や変形の確認だけではありません。部品加工の用途にもご利用いただけます。これは一枚の板を型に合わせて変形させた例ですが、変形状態や応力、変形後の板の肉厚分布、スプリングバックなども確認できるので、実際に型を作る前に精度のよい型形状などもシミュレーションによって確認しコスト削減やサイクルタイムの短縮につなげられます。
一本の鋼のワイヤを複数本でより線にしたワイヤの加工シミュレーションです。大変形や塑性、接触を考慮したシミュレーションが可能です。
伝熱解析/熱構造連成解析
機械製品をはじめとして、多くの製品において「熱源」がないものはないといっても過言ではありません。そして、発生する熱は製品のパフォーマンスや材料の強度や寿命にも大きな影響を与えます。この解析サービスでは、一般的な熱伝導、熱伝達、輻射（放射）といった様々な熱境界条件を扱って熱の分布を確認するのみならず、構造解析（応力解析）と連成させて製品のシミュレーションを行って開発業務を支援いたします。
これも熱流体ソフトによる解析です。プロジェクタの筐体に部品や熱源、放熱に利用するファンなどを設置して、プロジェクタの筐体内部や排気口からの空気が外部に排気されることに伴う温度分布を表示しています。
熱流体ソフトによるヒートシンクやヒートシンク周囲の温度分布、さらに自然対流による空気の流れを可視化しています。これによる、放熱の効率などを核にしていくことが可能です。
レーザー溶接時の熱流束分布を示しています。設定によって温度、温度勾配や熱流速、また構造のとの連成により応力分布をみることが可能であり、設定によって溶接ビードを作っていくことも可能です。
なべ底に中火相当の火力を与え、また鍋中には90度に熱された湯が入っている想定で一定時間経過し、温度分布が安定した状態での樹脂製のグリップの温度を確認しています。鍋底の温度が140℃近くになっているのに対して、グリップは22℃程度（図中の温度はケルビン表示）と問題ないことがわかります。
熱流体解析
自動車、航空機に始まり、建築物、太陽光発電プラントなどの大きな構造物から、部屋の中におけるファンと空気の流れ、パイプの中の液体の流れ、さらには電子機器の筐体の中のファンに至るまで空気や水をはじめとする流体との関連を見るのみならず、その際に熱の分布を考慮する必要があるものは多数あります。しかし、熱流体解析は計算を行うだけでもソフト、ハードともに多くのリソースを必要とし、自分で容易に手を出せる分野でないことも確かです。弊社では、お客様に代わって空気の流れのような見えないものを可視化するお手伝いをいたします。
容器内に入っている液体の撹拌や揺れている容器内の液体の状況をシミュレーションし可視化を行っています。
要素移動や不連続接合などを使うことで、実際に回転するファンの周囲の流れを可視化することができます。この画像ではファン周囲の空気の流れを表示していますが、圧力分布なども併せて確認することができます。
飛行機の翼の周囲の空気の流れを解析しています。このケースでは流れと迎角の関係から、圧力係数を求め、期待通りのパフォーマンスが出ているかどうかを確認しています。
圧縮性を考慮しなければならない大きな温度差やマッハ0.3以上の高速の空気流れなどの解析を行うことも可能です。この例では、圧縮性流体を扱わなければならない典型例で、約マッハ2の空気の流れの中にあるエアフォイルと生じている衝撃波を可視化したものです。
その他の解析
上記の解析以外にも、機構解析、音響解析等の分野のシミュレーション、あるいは熱と構造以外の領域の連成解析についても対応がございますので、お気軽にお問合せください。
ホーンから発せられる音の大きさをデシベル表示し、指定した断面で可視化することにより指向性を確認することができます。
材料試験等（ゴム材、エラストマ類）
解析サービスを行うにあたって、必要となる材料物性は原則としてお客様からご提供いただいておりますが、特有のゴム材（エラストマ）等材料物性がわからない場合などは、弊社にて試験、または試験のサービス支援を行うことが可能な場合がありますので、お気軽にお問合せください。
解析サービスご提供の流れ
ステップ１）お問合せ
構造解析や流体解析を活用したシミュレーションで対処したい問題をお知らせください。また、業務上の目的、例えば、研究フェーズでシミュレーションを活用したいのか、あるいは実際の製品設計・開発フェーズでの製品の挙動を明らかにしたいのか、あるいは製品の事故や破損の原因究明を行いたいのかなどもお知らせいただけるとその後の方針が決めやすくなります。
なお、この段階では、詳細な情報は必要ありません。ざっくりとした内容でも遠慮なくお問合せください。
問い合わせ方法：
お問合せフォームより概略をお知らせください。追って弊社より返信させていただきます。
なお、その際に現象やどのような製品・部品なのかなどの概略がわかるポンチ絵等もご用意いただけますとコミュニケーションがスムーズになると思います。
ステップ２）解析内容のすり合わせ
このタイミングで必要に応じて守秘義務契約等を交わさせていただきます。
その後、具体的に対象となる製品と実際の使用状況、現在困っていることや得たい情報、最終的に得たい状況などについて打ち合わせをさせていただきます。場合によっては、この後のステップ３）とステップ２）を繰り返して解析の内容を絞り込んでいきます。
打ち合わせは、ご希望によりご訪問しての対面の他、ウェブによるビデオ会議形式で資料を共有して形でも可能です。
ステップ３）ご提供する解析サービスの内容のご提示
具体的な解析の進め方や方針、こちらで進める解析の設定、求めるべき結果をご提示いたします。開発初期で決まっていないことが多い、あるいは事故原因究明でも、仮説が多く検証のポイントを絞り切れないなどのような状況でも、いったんこちらから案をご提示し、それに対してお客様からのフィードバックをいただき、絞り込んでいくプロセスを繰り返すことも可能です。
最終的に合意した段階で、解析のスコープ、ご提示する結果を明示させていただきお見積もりをご提示いたします。
納期については、解析の内容によって大きくことなりますが、短ければ2週間程度から長いもので2か月を超えるものまで様々です。
なお、長期の開発プロジェクトの一員として参画させていただいている場合には、その期間全体にわたって、随時必要な解析を行うことになります。
ステップ４）解析業務の遂行
ご発注をいただいたのちに解析をスタートいたします。
解析に使用するジオメトリ（3Dモデル等）は基本的にはお客様からご提供いただくのが一般的ですが、事情により弊社にて、図面等から形状を起こす場合には、下記の製品開発サービスの3Dモデリングのサービスと組み合わせていただくことも可能です。
ステップ５）納品・検収
解析条件、解析結果（ポスト出力結果）をはじめとしたご発注時に同意した結果、報告書等を納品させていただきます。また、本解析をひな形とし、弊社使用ソフトと同じソフトで、今後自社内で同様の解析を進めたいというお客様の場合、使用した入力データもご提供可能です。
製品開発支援サービス
mfabricaでは、シミュレーションだけではなく、3D CADによるモデリングを含む製品の設計業務もお受けいたします。仕様の取りまとめから設計、試作、さらには量産につないでいく全体の流れだけではなく、行程の一部のみをお受けすることも可能です。
製品設計/3Dデータ作成～シミュレーション／試作支援、プロジェクト管理
お客様のご要望に基づいた製品設計をいたします。求める機能や用途など様々な要件に基づく仕様の作成から、それらに基づいた形状を3D CADで作成いたします。試作フェーズでのモデリングから、製造要件も組み込んだモデリングも可能です。
ご要望に応じて、3D CADで作成したモデルに対してCAEによるシミュレーションを組み込んで、強度計算をはじめ製品のパフォーマンスまで含めた検討も可能です。
さらに、3Dプリンターによる形状の確認も必要に応じて可能です。
設計／モデリング
製品の仕様を元に概念設計～詳細設計、それらに伴う3Dモデリング、必要に応じて図面作成などを行います。
3Dデータの作成には、必要に応じて3D CAD、3D CG、3Dスキャナからのリバースエンジニアリング等適切なソフトウェアで対応いたします。
また、ジェネレーティブ・デザインによってこれまでにない形状の作成にも対応いたします。
シミュレーション
設計データを元にコンピューター上で強度や動作等のシミュレーション（解析）を行います。シミュレーションの活用によってEVT（Engineering Verification Test）を果たすことが可能です。
各種構造解析、熱流体解析、機構解析、音響解析などに対応いたします。
シミュレーションの活用によって開発サイクルタイムの短縮や開発コストの低減に寄与します。
3Dプリンティング／試作／量産支援
シミュレーションによるEVTが終了後、あるいは3Dデータ作成後に物理的な試作モデルの作成支援を行います。
試作においては、3Dプリンティングモデルの活用から、状況により切削加工や簡易金型による試作モデル作成支援を行いますので、概念設計から物理モデルの製造までを一貫して行うことが可能です。
開発プロジェクト管理
製品開発は長期にわたり、数多くの関連タスクや関係者との調整が必要です。
お客様社内において、開発プロジェクト管理のリソースが不足である、または外注したいなどのニーズがある場合、プロジェクト管理支援業務を行うことが可能です。
3Dモデリング支援
図面等はあるので、3Dデータの作成のみ手伝って欲しい、という場合のサービスです。上記シミュレーション（CAE）サービスをご利用で、図面はあるが、3Dの形状がないなどの場合には、こちらのサービスと組み合わせてご利用いただくことも可能です。こちらのサービスにおいては、3D CADによるモデリングだけでなく、3D CGによるポリゴンモデルでのモデリングも可能ですのでご相談ください。
ジェネレーティブデザイン/最適化を活用した製品設計
ジェネレーティブ デザインとは、設計検討プロセスにおいて使うことができる形状生成の手法です。設計目標、機能、空間条件、材料、製造方法等パラメーターを入力することで、これまでにない最適化形状を求めることができます。すでに日本、欧米問わず製品開発の現場に使われ始めてきていますが、ジェネレーティブデザインの設定には独特のノウハウがあり、また生成された形状を実際の製品に組み込むための再度のモデリングも必要になってきます。
弊社では、これまでのジェネレーティブデザインを利用した開発の経験を活かしてお客様の部品形状のこれまでにない最適化を行うお手伝いをいたします。
シミュレーションツール/3Dモデリングツール教育サービス
3D CADやシミュレーション（解析）ソフトを導入し、これから立ち上げていくという導入フェーズの初期教育から、本格的に自社製品の開発において使いこなしていきたいといソフトの定着期のお客様、あるいはより先端的な使い方をしたいという経験のあるお客様まで対応させていただくことが可能です。弊社においては、Autodesk Inventor Professional、Autodesk Nastran、SOLIDWORKS、SOLODWORKS Simulation、Fusion 360、MSC Marcにおける対応を主にさせていただいております。なお、MSC Marcにつきましては株式会社解析屋との共同事業となっております。
お客様をご訪問してのリアルな教育だけでなく、オンライン会議システムを利用した遠隔での教育も可能です。また、教育コンテンツも弊社の標準のマテリアルの他、お客様のニーズに合わせたカスタムコンテンツの作成も可能ですのでお問合せください。
標準教育プログラム
弊社で用意している標準の教育プログラムです。基本的に初級の内容となりますが、導入初期の教育に最適であり、どの分野のお客様でも必要となる基本操作を中心とした内容になっています。また、事前の打ち合わせや準備に最低限ですみますので、比較的早期に実施が可能です。
テーラードトレーニング
通常の3D CADやシミュレーションツールの導入教育で習得するのは基本的な操作のみです。個々の現場の事情に合わせたトレーニングまでは踏み込むのは難しいのが実情です。このトレーニングサービスでは、お客様の事情に合わせたトレーニングを実施します。このサービスは次の流れで実施をさせていただきます。
教育コンテンツ作成
ご使⽤になるツールのオリジナル教材の作成を作成いたします。多くの3D CADやCAE、3Dプリンターの書籍を出版してきた代表者の知⾒を活かして、内容の深いテキストを作成いたします。通常の紙ベースのテキストの作成から、動画ベースのコンテンツ、インタラクティブなメディアを使ったトレーニングまで様々な形で対応いたします。
