軽量化
単一目標での最適化ではなく、複数の目標と制約を最適化プロセスに組み込むことで、より大幅な軽量化を実現します。
フィールドオプティマイゼーション
(Field Optimization)
複数の目的と複数の指標を満たす高度なエンジニアリングが可能な設計ツールを使用して、部品を生成します。
フィールドオプティマイゼーションとは何ですか?
フィールドオプティマイゼーションは、現代の最も複雑なエンジニアリング上の課題を解決できる新しいジェネレーティブ デザインテクノロジであり、高度なエンジニアリングプロセスでの意思決定を加速且つ強化します。
要件定義から部品生成まで
この図は「応答曲面」を示しています。すなわち、ラティス材料のヤング率（縦軸のE）が、ラティスビームの直径とセルサイズをパラメータとした関数としてどのように変化するかをモデル化したものです。 これを設計変数全体にわたって行うと、条件に基づいて等価材料特性がどのように変化するかを表すサーフェスプロットが作成されます。
最適化する
トポロジーオプティマイゼーションの場合と同様に、目的、制約条件、変数の範囲（ラティス、シェル厚など）を定義して、最適化を実行します。トポロジーオプティマイゼーションでは材料特性が対象領域全体で一定であることを前提としています。 一方、フィールドオプティマイゼーションでは、ラティス構造や複合材料の非等方性を考慮した材料特性分布モデルを使用しています。
合成する
フィールドオプティマイゼーション実行結果を、編集可能なImplicitモデルに自動的に変換、反映します。
フィールドオプティマイゼーションの用途
フィールド最適化は、さまざまな業界やユースケースにメリットをもたらします。一般的な例をいくつか紹介します。
整形外科用インプラント
骨に匹敵する弾性特性を備えたインプラントを生成して、応力遮蔽を回避しながら機械的性能を確保し、骨の成長を促進するテクスチャード加工された表面を作成します。
消費者製品
意図したとおりに機能することに加えて、積層造形の独特の美観も生かした製品を作成します。
軽量化
整形外科用インプラント
消費者製品
どのように機能するか
nTop の独自のコア テクノロジに基づいて構築されたフィールド オプティマイゼーションは、空間的に変化する設計パラメータを考慮した、複数目的、複数スケールでの新しいジェネレーティブデザインツールです。
パラメータ化
シングルステップの最適化プロセスによって、相互に競合する目的と制約をも満たしつつ形状を生成します。
手動による反復作業を排除
マルチパラメータの最適化において推測に頼ることなく、わずかな時間でより良い設計結果を達成します。
自信に満ちたイノベーションを起こす
最新のジェネレーティブ デザイン ツールを使用して複雑なエンジニアリングの課題を解決し、競争上の優位性を獲得します
最新のジェネレーティブ デザイン
nTop に組み込まれた最適化ワークフローを使用すると、フィールドオプティマイゼーションを簡単に始めることができます。上級ユーザーは、そのオープン アーキテクチャを使用してカスタム パラメータ化できます。
最適化ワークフロー
フィールドオプティマイゼーションは非常に強力なテクノロジーです。使いやすさを追求しました。
周期的なラティスの最適化
nTop のビーム、TPMS、およびハニカム ユニット セル用に最適化された形状と格子の厚さを備えた軽量構造を生成します。
シェルの最適化
ラティス内挿有無にかかわらず、荷重条件に合わせてシェルの厚さが変化する中空構造を作成します。
ボロノイラティスの最適化
荷重条件に沿った剛性要件を満たすため、セル サイズとビーム厚さを可変させた 3D プリント フォームを生成します。
オープンアーキテクチャ
専門知識を反映しつつ、カスタム最適化ツールを構築します。手動でコードを書く必要はありません。
カスタム単位セル
nTop のビーム、TPMS、およびハニカム ユニット セル用に最適化された形状と格子の厚さを備えた軽量構造を生成します。
材料試験データ
ラティス内挿有無にかかわらず、荷重条件に合わせてシェルの厚さが変化する中空構造を作成します。
カスタムワークフロー
荷重条件に沿った剛性要件を満たすため、セル サイズとビーム厚さを可変させた 3D プリント フォームを生成します。
将来のワークフロー
私たちはソフトウェアの機能を常に拡張しています。ここでは、将来のワークフローのためにフィールド最適化で検討している機能をいくつか紹介します。
形状の最適化
パフォーマンスまたは製造性の制約に基づいて、初期形状をベースに変更します。
熱機械の最適化
機械的および熱的制約を定義して、熱伝達と構造的性能の両方に最適化された部品を生成します。
積層造形を超えて
機械加工、鋳造、成形などの従来の製造プロセス向けにフィールドオプティマイゼーションを適用します。
FAQs
フィールドオプティマイゼーションはトポロジーオプティマイゼーションとどう違うのですか?
フィールドオプティマイゼーションは、トポロジオプティマイゼーションの一般化されたバージョンです。
2 つのテクノロジは、同様の最適化アルゴリズムと数値手法を使用します。フィールドオプティマイゼーションのオープン アーキテクチャを使用して、従来のトポロジオプティマイゼーションと同じ結果を生み出すカスタム ワークフローを構築できます。
ただし、問題を定式化する方法が異なります。トポロジーオプティマイゼーションでは材料の特性が一定であると仮定しますが、フィールドオプティマイゼーションではラティス構造と複合材料の非等方性特性を考慮した勾配ベースの材料分布モデルを使用します。フィールドオプティマイゼーションでは、設計変数を構造の物理的応答にマッピングするカスタム スカラーおよびフィールドベースのパラメーター化を作成することもできます。
フィールドオプティマイゼーションはフィールドドリブンデザイン（Field Driven Design) とどのように関係しますか?
フィールドオプティマイゼーションは、フィールドドリブンデザインの一形態です。
フィールドオプティマイゼーションは、nTop のフィールドドリブンデザインのコア テクノロジの上に最適化エンジンを導入し、ジェネレーティブ デザイン機能を拡張します。フィールドを使用すると、フィールドオプティマイゼーションで空間的に異なる設計パラメーターを使用して段階的な構造を作成できるようになります。
これら 2 つの設計ツールを相乗的に使用すると効果が増幅され、複雑なエンジニアリング問題をより効果的に解決できるようになります。
結果として得られるデザインを最大限に制御したいユーザーの場合、フィールドドリブンデザイン手法を使用すると、エンジニアリング データや幾何学的関係を構造にマッピングし、空間内のあらゆる点で設計を制御できます。
より複雑なユースケース (たとえば、複数の競合する設計目標や多数の設計パラメータを含む問題) の場合、フィールドオプティマイゼーションは、フィールドドリブンデザインの考え方をより直観的に適用できる手段を提供します。「中心線の対称性を維持しながらコンプライアンスを最小限に抑える」などの設計意図を指定するだけで、あとはソフトウェアにデザインの変更方法を決定させます。
フィールドオプティマイゼーションで制御できるパラメータは何ですか?
各最適化ワークフローにより、さまざまな設計パラメータを制御できます。たとえば、周期的なラティス最適化ワークフローを使用すると、ラティスの全体的な形状とビームの厚さを制御できます。ボロノイラティス最適化ワークフローを使用すると、セル サイズとビームの厚さを制御できます。
上級ユーザーの場合、フィールドオプティマイゼーションのオープン アーキテクチャにより、カスタム パラメータを作成して、nTop で利用可能なスカラーまたはフィールドベースを制御できます。
フィールドオプティマイゼーションではどのような目標と制約を使用できますか?
フィールドオプティマイゼーションは現在、nTop で利用可能なほとんどのトポロジ最適化目標と制約をサポートしています。この機能により、既存のトポロジオプティマイゼーション ワークフローからフィールドオプティマイゼーションへの変換が迅速かつ簡単なプロセスになります。
フィールドオプティマイゼーションの機能が拡大するにつれて、このテクノロジーに固有の目的や制約条件が今後追加される可能性があります。
誰がフィールドオプティマイゼーションを使用すべきですか?
当社は、航空宇宙、自動車、産業用ハードウェア、エネルギー、消費者製品などの分野のさまざまな業界で働く設計エンジニア、機械エンジニア、工業デザイナーが使いやすい最適化ワークフローを開発しました。これらは、積層造形などの高度な製造技術を使用して製造される新製品に取り組むエンジニアやデザイナーに恩恵をもたらす可能性が高くなります。
フィールドオプティマイゼーションのオープン アーキテクチャを活用して独自のカスタム ワークフローを設定する場合など、さらに高度な活用をする場合には、事前準備作業が必要です。