設計者CAEは普通の解析と何が違う？（11）

実機製作後ではなく、開発設計の初期段階でCAEを先行的に運用せよ（1/2 ページ）

「設計者CAE」という言葉が設計現場で聞かれるようになって久しいですが、3D CAD推進とともにきちんと設計者CAEに取り組んでいる企業もあれば、まだ途上あるいは全く着手していないという企業もあるかと思います。連載第11回では、CAEの運用が進み始めると直面する、解析担当者にとっての“困りごと”について紹介します。

公開 2018年10月09日 09時00分

更新 2019年01月10日 14時37分

著者

土橋美博／飯沼ゲージ製作所

[TechFactory]

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　これまでお伝えしてきた通り、地に足の付いた「設計者CAE」を行うには、五月雨式のCAE、すなわち“行き当たりばったりのCAE”を行わないという視点に立って、「設計FMEA（DFMEA）」を使用することで、

開発設計の初期段階で、新規の開発設計要素における潜在リスクを見つける
潜在リスクがCAE技術によってシミュレーション可能であれば、CAEを使用する
詳細設計が進むにつれてリスクも変わる（シミュレーション結果の検証については触れていませんが、あらためてこの検証について説明します）

ということを理解し、その上でCAEを使用してシミュレーションを行っていく前提として、

何の結果を求めたいのか
どこの部位を見たいのか

を明確にし、開発設計段階における先行的なCAE活用を進めていく必要があります。このように社内におけるCAE運用のモチベーションが少しずつ高まってくると、解析担当者は次のようなシーンに出会うことになります――。

実機の部品が変形しているのだが、解析できるか？

実機で振動が発生しているのだが、解析できるか？

実機のヒーターステージの温度分布が規格値に入らないのだが。解析できるか？

　これは、開発設計の段階で潜在的なリスクを見つけることができないまま実機が製造され、実際の物理現象として不具合が生じている状態です。こうしたことは、機械（装置）の製造工程で問題が発生することもあれば、納入先で発生することもあります。筆者の経験では、こうした問題の多くは機械設計上の要因である場合がほとんどです。具体的には、

開発設計着手時のリスク分析を行わなかった。または、その分析が十分ではなかった
現状、多く見受けられる流用設計において、流用元の問題が改善されないまま流用したことにより、リスクを引き継いでしまった
流用元の設計仕様、流用先の設計仕様も不明確のまま、設計者がその流用を決めてしまった

といった要因が、実設計で存在していることがよくあります。

　また、市場に出る製品の開発期間の短縮化によって、製品の開発設計と、その機械の開発設計が同時に進む場合もあります。このような際、機械に求められる製品製造のプロセスが開発設計製造の途中で変更されていくこともあり、このプロセス変更の影響を機械が受けることも少なくはありません。

　いずれも、既に実際の機械として出来上がっており、機械メーカー側はその対策を急がなければならないという状態にあります。

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実機があるのに、なぜわざわざ仮想検証するのか？

　ここで、設計者CAE担当者である筆者は次のような疑問を感じます。

モノがあるのだから仮想検証ではなく、実機で検証すればいいのでは？

　わざわざ仮想検証をしなくても、以下のように実機で物理現象を検証すればいいという考えです。

測定機器を使用して、実体の変形量・移動量を測定する
振動計により振動数を測定する
温度測定器により温度分布を測定する
荷重や温度を変更しながら変形量を測定する

　このように、さまざまな条件設定を行うことで、単独の事象や例えば温度変化と変形量の関係のように複合的な事象も「“実物”があるのだから……」「“実物”があれば実物の測定ができ、シミュレーションに比べてその結果の精度は高い」「CAEを頼るのではなく、実物を見てよ……」と考えてしまいます。

実物見てよ……

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「設計者CAE」という言葉が設計現場で聞かれるようになって久しいですが、3D CAD推進とともにきちんと設計者CAEに取り組んでいる企業もあれば、まだ途上あるいは全く着手していないという企業もあるかと思います。本連載では、設計者CAEがもたらすメリットや実際に導入していく上での注意点を、現場目線でご紹介します。◎こんなキーワードに興味のある方にオススメ：［CAE］［設計者CAE］［3Dデータ］［3D推進］［3次元設計］［設計品質向上］［ツール導入］

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