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トポロジー

「ジャパンものづくりカルタ」第19回のテーマは、「トポロジー」についてのお話でした。
トポロジーとは、数学の一分野で、和訳では「位相幾何学(いそうきかがく)」です。何らかの形を伸ばしたり曲げたりしてもその形が保たれるという性質のことです。

  • デザイン設計

  • トポロジー最適化

    この性質を活用したのがシミュレーション技術の一つである「トポロジー最適化」です。
    例えば、ある製品を開発するとき、その製品には強度や重さなど生産するにあたり様々な条件が存在します。「トポロジー最適化」はその製品形状を考える段階で、どのような形状が最も条件に合い、かつ軽量になれるのかをシミュレーションする技術です。トポロジー最適化を応用することで、開発者が発想しえなかった形状がシミュレーション結果として生み出されます。開発者は素材や条件などの仮説を立て、何度もシミュレーションを繰り返し、1つ1つ検証しながら最適な形状を導き出すことができます。

  • CTスキャンの内部測定3

  • トポロジー最適化 × 金属3Dプリンター

    金属製品は主に成形加工、接合加工、切削加工で作製されていますが、トポロジー最適化を用いると通常の製鋼では作れない複雑な形状を生み出すことができます。
    そして、このトポロジー最適化と金属を一層一層積み重ねていく金属3Dプリンターを掛け合わせることにより、今までにない新しい形、例えば航空機や宇宙関連の複雑で緻密な形状を生み出すことなどに貢献できるかもしれません。

ぶ

今回は「トポロジーの最適化」についてご紹介しました。
何気なく使用している製品。その製品ができるまでには、何度もシミュレーションや試作を繰り返し製品化されています。
製品には重さや強度など様々な規定があり、それをクリアしながら使用感を鑑みデザインする。設計者やデザイナーの方々の製品に対する思いやご苦労が感じることができました。