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No.90 | システム紹介
金属積層造形シミュレーションシステム
Simufact Additive Ver3.0.1のご紹介
株式会社NTTデータエンジニアリングシステムズ
技術開発本部 エンジニアリングサービス統括部
解析サービス部
第一サービス課 出木野 敦

はじめに

金属積層造形シミュレーションシステムのSimufact AdditiveがVer3.0.1にバージョンアップしました。今回は、バージョンアップにより追加された主な新機能についてご紹介します。

新機能の概要

Ver3.0.1で追加された主な新機能は次の通りです。

  • シミュレーションタイプ「Thermos-mechanical」の追加
  • ベースプレートのシミュレーション条件を追加
  • 多数個造形のシミュレーションに対応
  • 「Shape Comparison」による形状比較表示

それぞれの機能について詳しくご紹介します。

シミュレーションタイプ「Thermo-mechanical」の追加

シミュレーションタイプThermo-mechanicalは実設備のレーザー(ビーム)出力や移動速度、照射パターンといった造形機の仕様とベースプレートやパウダーの予熱といった造形環境を条件として、コンポーネントやサポートの生成をレイヤーごとに熱⇔構造の連成でシミュレートします(図1)。

実際の造形条件そのままにシミュレーションを行うため、コンポーネントの温度変化によって生じる変形やひずみ・応力、最高温度となる部位などがより実際の造形プロセスに近いものとなります。

図2はThermo-mechanicalを用いたシミュレーションの温度結果です。このように実際の造形プロセスでは確認が難しい時々刻々と変化する造形プロセス中の熱の影響を把握し、評価することができます。

図1 Thermo-mechanicalパラメーター設定
図1 Thermo-mechanicalパラメーター設定
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図2 温度分布
図2 温度分布
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ベースプレートのシミュレーション条件を追加

造形プロセス中、コンポーネントが積層されるにしたがって、ベースプレートにも変形やひずみが生じます。時にはこれがコンポーネントの造形品質に影響を及ぼし、変形やひずみが大きすぎる場合には造形が失敗することもあります。そのため、造形プロセス中のベースプレートの挙動を把握することは、コンポーネントのシミュレーションと同様に重要になります。

Ver2.0でもベースプレートの材質を考慮したシミュレーションが行えましたが、Ver3.0.1では材質だけでなく、ベースプレートと設備の締結状態やボルト解放の順序も条件とするため、造形プロセスでのベースプレート挙動がより実際に近いものになります(図3、図4)。

図3 ベースプレートの条件設定
図3 ベースプレートの条件設定
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図4 ベースプレートの変形と応力分布
図4 ベースプレートの変形と応力分布
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多数個造形のシミュレーションに対応

図5 多数個造形のシミュレーション
図5 多数個造形のシミュレーション
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Ver2.0までは1つのプロセスにつき1つのコンポーネントと関連サポートのみシミュレーションが可能でした。Ver3.0.1では1つのプロセスに複数のコンポーネントと関連サポートを配置、シミュレーションを行うことができます。

これにより、部品間の熱の影響や、造形個数がベースプレートに与える影響などを把握することができます(図5)。

「Shape Comparison」による形状比較表示

Shape Comparisonはシミュレーション前後の形状比較に便利な機能です。これは3次元測定の測定結果表示と同様に、Best-Fitもしくは基準位置による位置合わせでシミュレーション結果と設計形状を一致させ、その偏差をビジュアルに表示します。これによりコンポーネントが造形後に許容公差内に収まるかを迅速に評価することができます。また、実際の造形品の3次元測定結果とそのまま比較することができます(図6、図7)。

*Best-Fit:対象となるオブジェクト間の偏差が最も小さくなるように位置合わせを行う機能

図6 Best-Fit位置合わせ
図6 Best-Fit位置合わせ
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図7 偏差表示
図7 偏差表示
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おわりに

AM製造プロセスは今後さらに発展していくことが予想されており、これまで以上にチャレンジングなコンポーネントの製造が要求されるでしょう。その際、トライ&エラーを最小限に抑えるためにはシミュレーションツールの活用が不可欠です。

Simufact Additiveは今回のバージョンアップによりさらにパワフルでユーザービリティーの高いツールとなり、これからのAM製造プロセスの品質向上と効率化を強力にサポートします。

お問い合わせ先

株式会社NTTデータエンジニアリングシステムズ
ビジネスインテグレーション事業本部
ソリューション企画室
CAEソリューション部 営業課
電話 03-5711-5358

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