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あきひろしどり
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1 平成 18 年 10 月 18 日理研シンポジウム VCAD システム研究 2006 VCAD システムの意図するもの理化学研究所知的財産戦略センター VCAD システム研究プログラムディレクター牧野内昭武

2 背景理研におけるものつくり研究

3 理研が牽引したものつくり研究大河内正敏自動車車体のプレス成形理研コンツエルン福井伸二吉田清太中川威雄牧野内昭武大森整薄鋼板成形技術研究会 1990 板成形シミュレーション研究会

4 薄鋼板成形技術研究会 1957 年 ( 昭和 32 年 ) コニカルカップテスト研究会発足会長 : 福井伸二 1964 年 ( 昭和 39) 年薄鋼板成形技術研究会となる代表幹事 : 吉田清太 (1975 年 ) 会員数 : 自動車メーカー 14 社鉄鋼メーカー 7 社研究活動 : 年 4 回 ( 各 2 日間 ) の研究会理研の変形工学研究室に多くの研究生を受け入れ企業との共同研究を積極的に推進吉田先生に直接教えを受けた技術者は 100 名を越える現在も研究会は継続

5 鉄鋼 ; 非鉄 ; 板成形シミュレーション研究会発足 :1990 年 9 月年 10 月 (6 年間 ) 会長 : 牧野内昭武副会長 : 仲町英治氏 ( 大阪大学 ) 川崎製鉄神戸製鋼新日本製鉄住友金属日新製鋼 NKK スカイアルミニウム住友軽金属古河電工自動車 ; いすゞ自動車スズキ日産自動車日産車体日野自動車富士重工プレス工業トヨタ自動車マツダ三菱自動車ヤマハ発動機中央精機プレス機械 ; コマツコンピュータ ; 日本 IBM 日本ユニシス日立製作所富士通日本 HP KGT 電通国際情報サービス金型 ; 電機 ; 大学 ; アマダメトレックス三菱電機大阪工大東北大電通大東京農工大琉球大プレス成形シミュレーションのための 3 次元弾塑性有限要素法ソフトウェア ITAS3D の開発と会員へのリリース非線形有限要素法や成形シミュレーションに関し高度な知識を持つ技術者の養成

6 計算機トライアルによる割れの回避 (最初の金型形状 (決定した金型形状) 成形進行７形状をシミュレーションし最適形状を決定したわれポンチプロ変更型組み立て後半日で OK パネル取得板厚変化率

7 ものつくり情報技術統合化研究プログラム平成 13 年 4 月ー平成 18 年 3 月 (VCAD システム研究第 1 期 )

8 VCAD システムの開発を始めた動機 1.CAD から CAD CAD から CAE などものつくりを支援するソフトウェアの間をスムースにデータが渡らない 2. ソリッド CAD で描かれたものを表現するデータが表皮しか持っていないのは技術的に問題だこれでは不安定だしものの内部の情報が欠けている

9 VCAD システムとはものの形だけでなく複雑な内部構造や内部の物理属性もそのまま表現できるすなわちものを中まで詰まったものとして扱うことを可能とする技術体系 VCAD モデルをコアとすることにより 1.CAD シミュレーション CAM,CAT をシームレスに扱える 2. 異なる形式で入力される人工物 ( 設計した工業製品など ) と自然物 ( 複雑な構造を持つ図面の無いもの生体など ) を同一データ形式のモデルにして扱える

10 VCAD データ形式 1. 空間をセルで分割する 2. 境界面をセルを単位として表す 3. セルに階層を持たせる (8 分木 ) 領域 1 領域 2 対象とする領域

11 VCAD システムの構成人工物設計者の考えた設計案 Solid CAD データの入口自然物図面の無い人工物現実にあるもの X 線 CT MRI スライサー V- シミュレーションデータの出口製品製造装置 V-CAT 測定データのハンドリング製品機能シミュレーションソフトウェア群製造工程シミュレーションソフトウェア群 V-CAM 加工データ作成 VCAD モデル VCAD フレームワーク VCAD データ作成とハンドリング

12 VCAD 関連ソフトウェア公開ソフトウェア役割 CAD CAT 製品機能シミュレーション加工成形シミュレーション CAM ソフト名 VCADフレームワーク V-OBJ Creator V-CAT V-SPHERE V-FLOW V-Visualizer Dual Mesh Generator V-STRUCT VX3D V-OPT V-CAST V-SHRINK V-STAMP V-FORGE PLANETS Tryshot V-CAM NanoCAM 機能 CADデータ生成と修正可視化 S-CADからVCADへのデータ変換ツール点群データから形状を抽出しVCADへ渡すシミュレーションプログラム開発フレームワーク熱流体解析熱流体解析の可視化 VCADモデルより縮退 6 面体メッシュの生成構造解析 ( 通常有限要素法 ) 構造解析 ( 拡張有限要素法 ) 傾斜屈折率レンズの光路解析鋳造解析鋳造品の熱収縮解析プレス成形解析鍛造解析樹脂射出成形解析ワークの変形解析と連動したCAM ナノ精度が実現できるCAM

13 VCAD システムの普及を図る 1. ソフトウェアの公開 2.VCAD システム研究会による研究協力の推進 3. 理研ベンチャー等企業との連携によるソフトウェアの商品化

14 VCAD システム公開ソフトウェア平成 18 年 7 月 24 日より公開 S-CAD IGES S-CAD からの入力プログラム開発フレームワーク V-Sphere 熱流体解析 V-sphere-SvCube V-isio V-ObjCreator VCAD モデリング VOBJ VCAD Framework Point Data V-Cat VX3D 拡張 FEM 構造解析 Digitizer 測定データからの入力 V-DualGrid 通常 FEM V-Struct

15 V-CAD システム研究会平成 18 年 3 月 31 日現在 1. 研究会の活動内容定例研究会の開催 ( 年 3 回 ) 研究開発に関する情報交換理研で開発されたソフトウェアの試験的使用及び共同での研究開発 2. 会員企業会員 ; 年会費 30 万円会員数 33 社個人会員 ( 大学公立研究所の研究者 ); 年会費 5 千円, 会員数 21 名 3. 現在は任意団体来年 4 月から NPO 法人化予定

16 VCAD システム研究プログラム平成 18 年 4 月ー平成 23 年 3 月 (VCAD システム研究第 2 期 )

17 VCAD システム研究プログラムのミッション 1.VCAD システムを高度化してものつくり支援のための最先端のツールを開発するまた扱う対象を医療分野や生物科学分野に広げる 2.VCAD システムが広く社会で使われるよう強力かつ現実的な普及戦略をたてる

18 研究課題 1.VCAD システムの高度化 (a)vcad による構造物性モデリング手法の研究 (b) 流体解析を中心とするシミュレーション研究 (c) 固体や柔軟体の構造解析を中心とする各種シミュレーション研究 (d)vcad システムの加工への適用 2.VCAD システムの普及 3. 医療分野への展開 4. 生物研究への展開

19 VCADシステムの普及実用ツール各種製造業研究課題の関連共通基盤 VCAD システムの高度化医療分野への展開理研研究ツール生体力学シミュレーション特別研究ユニッ医療機器トメーカー医学界次世代 VCAD プロジェクト生物研究への展開研究理研ツー中央研究所脳科学センタール横浜研究所つくば研究所生物科学研究界

20 研究組織プログラムディレクター : 牧野内昭武チーム名 VCADモデリングチーム機能情報シミュレーションチーム加工成形シミュレーションチーム加工応用チーム普及推進チーム生物研究基盤ツール構築チーム細胞シミュレーションチームチームリーダー加瀬究小野謙二 TEODOSIU Cristian 大森整須長秀行横田秀夫安達泰治担当課題 1(a) 1(b) 及び (c) 1(b) 及び (c) 1(d) 2 3 及び4 3 及び4

21 VCAD システムは何を目指すのかまず現状では完全に遊離している CAD/CAM/CAE ( つくる ) とリバースエンジニアリング ( 知る理解する ) の 2 つのシステムを統合して 1 つにする次に統合されたシステムを用いて計測とシミュレーション結果を直接設計製造に生かす高度にデータ依存の高精度迅速ものつくり技術を開発する

22 ものつくりのための情報システムの現状人の設計意図 CAD CAD/CAM/CAE ( つくる ) 計算機製造装置もの情報処理 CAE リバースエンジニアリング ( 知る ) 情報の出力 CAM もの計測装置計算機情報の入力計測データ情報の処理蓄積モデル化シミュレーションデータベース

23 VCAD システムが意図するものつくりのための情報システム人による設計 CAD もの計測装置計算機製造装置もの情報の入力計測データ情報処理モデル化シミュレーションデータベース情報の出力 CAM

24 現時点での VCAD システム形状創成形状操作表面形状ソリッド CAD B-Rep 境界 + 内部情報 X 線 CT スライサイメージデータ表面形状情報 3 次元形状測定表面点群データ形状データ V-CAT 物性データ境界データ長田パッチ陰関数形状表現 VCAD フレームワーク形状操作メッシュ生成物性分布処理 V-DualGrid V-CAM V- シミュレーション構造解析熱流体解析各種加工解析シミュレーション VCAD システム研究プログラムで開発している技術

25 人による設計長田パッチ VCAD システムによる統合化表面形状ソリッド CAD 形状データ B-Rep X 線 CT 物性データ境界 + 内部情報 V-CAT スライサイメージデータ境界データ陰関数形状表現 VCAD フレームワーク V-DualGrid 計測装置表面形状情報 3 次元形状測定表面点群データ形状操作メッシュ生成物性分布処理 V-CAM 製造装置 V- シミュレーション構造解析熱流体解析各種加工解析シミュレーション計算機

26 VCAD フレームワークものつくりのための情報システムを統合する VCAD データ生成部形形状操作将来の VCAD フレームワーク陰関数形状表現境界 + メッシュ + 物性分布メッシュ操作多媒質対応表裏現 VCAD フレームワーク Kitta cube Oct-tree Voxel Dual Grid 6 面体要素

27 普及のための今後の体制 1. ソフトウェアの公開現状は日本語のみ 12 月に英語版も加わる現状では多くのソフトが準備不足もありバイナリで公開された状態それを今後準備が出来次第順次ソース公開に切り替える 2.VCAD システム研究会現在は任意団体来年 4 月から NPO 法人に移行の予定 3. 商品化興味を持つ企業があれば理研の知的財産戦略センターと連絡をとって頂きたい

Microsoft PowerPoint - 生体シンポ06年3月テキスト版.ppt

Microsoft PowerPoint - 生体シンポ06年3月テキスト版.ppt 2006 年 3 月 7 日 8 日理研シンポジウム生体力学シミュレーション研究理研における VCAD システム研究理化学研究所知的財産戦略センターものつくり情報技術統合化研究プログラム牧野内昭武 VCAD システムとはものつくり支援のために理研で開発している設計製造シミュレーション測定を統合する新しい情報技術ものの形だけでなく複雑な内部構造や内部の物理属性もそのまま表現できる