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設計シミュレーション

設計シミュレーションを使用することで、開発中の製品が意図したとおりに機能するかを設計の早期に検証できます。コンピューター支援設計 (CAD) エンジニアは、シミュレーションを統合することによって、設計変更が性能にどのような影響を与えるかを即座に理解できます。

設計シミュレーションとは何か

設計シミュレーションを使用することで、開発中の製品が意図したとおりに機能するかを設計の早期に検証できます。CAD設計者は、設計シミュレーションを統合することによって、設計変更が性能にどのような影響を与えるかを即座に理解できます。

設計シミュレーションを使用することで、開発中の製品が意図したとおりに機能するか、ならびに製品の製造可能性を検証できます。「シミュレーション」という言葉は、コンピューター支援エンジニアリング (CAE) を表す一般的な用語としてよく使用されます。いくつかの設計シミュレーション手法が、多くの業界で製品開発の標準的な要素となっています。安価で高速なコンピューターと低価格で使いやすい設計シミュレーション・ソフトウェアの普及によって、ユーザーが新技術やアプリケーションを利用できるようになり、さらにその重要性が高まっています。

シミュレーション・モデルとは、目的の物理領域でのシステム動作を数式で表現したものです。数式の複雑さは、データの入手可能性に依存し、アプリケーションの機能と設計段階に応じて変化します。

開発の初期段階では、解析的な仮定に基づく比較的単純なシステム表現が用いられ、複数の物理的要因間の相互作用を概念レベルで検証します。開発後期では、非常に複雑なアプリケーション固有のモデルを使用して、検証や改良が行われます。CAEは、構造挙動音響構造力学熱流体解析、燃費向上、制御開発など、多岐にわたる側面を取り扱います。

関連製品: NX | Solid Edge | Zel X | Simcenter FLOEFD

2023年にリリースされたCAD統合型CAEソフトウェア、Simcenter FLOEFDのバージョン2023を解説したブログ

利点を理解する

物理プロトタイプを繰り返しテストすることなく品質を向上させることで、製品開発コストと時間を削減します。

性能を向上

設計シミュレーションは、性能要件を満たす、またはそれを上回る、堅牢な部品や製品の設計に役立ちます。

作業時間を短縮

設計シミュレーションによって、部品がどのように機能するかについて即座にフィードバックを得られ、設計の反復作業を迅速に行えます。

コストを削減

設計シミュレーションは、不要な材料とプロトタイプを減らして軽量化を図ることで、コストを削減し、設計効率を高めるのに役立ちます。

設計シミュレーションの特長

Simcenter FLOEFD for NXを使用したピストンバルブの流体シミュレーション

仮想的な試験と検証

設計シミュレーションは、広範囲の解析が可能であり、さまざまな稼働条件や環境条件での製品挙動を仮想的に試験できます。スマートなシミュレーション・プロセスは、試行錯誤のプロセスとは異なり、的を絞って設計案を検討できます。

機械部品に取り組む2人の男性。ノートパソコンでSimcenterシミュレーション&テスト・ソフトウェアを使用する1人の社員と部品を検査する1人の社員。

製造可能性

成形、スタンピング、加工、その他のプロセスのシミュレーションによって、設計の製造可能性を判定し、設計変更が製造方法に与える影響を評価することを含みます。

自転車の設計シミュレーションを画面上で見るエンジニア。

モデルと物理プロトタイプの比較

シミュレーション・モデルを使用する製品開発プロセスは、物理プロトタイプを使用する場合よりも、柔軟性があります。設計代替案の作成はボタンを数回クリックするだけで完了し、試験のための複雑なセットアップも不要です。

CAD統合型シミュレーション

設計者が日常的に使用しているのと同じ環境にシミュレーション・ツールを統合することで、シミュレーションをより簡単に使用して設計上の選択に生かし、設計の性能を初期に検証できます。シーメンスは、以下の設計ツールと統合可能なシミュレーション・ソリューションを提供しています。

NX

NX CADでは、製品設計や検証のシミュレーションに異なるアプリケーションやソフトウェア・ツールを使用する必要はありません。CADに統合された組み込みのシミュレーション機能により、設計プロセスの初期段階で解析とCAEを実行できます。

製品設計の支援

  • NX Topology Optimizer: 構造シミュレーションを使用して革新的な概念ジオメトリを生成
  • NX Performance Predictor: ジオメトリを変更すると、構造シミュレーションの結果が即時更新

設計検証

  • NX Design Simulation: 線形静解析、モーダル解析、座屈解析、熱解析のための基本的な有限要素 (FE) ベースのシミュレーション
  • NX Motion: マルチボディ・ダイナミクス・シミュレーションにより、アセンブリがどのように動くかを理解し、モーターのサイズ決定などに必要な力を把握
  • NX Animation Designer: 色分けされたタイムラインで組立/分解シーケンスを最適化
  • Simcenter FLOEFD for NX: 使いやすい流体熱伝達シミュレーション

製造シミュレーション

  • NX Molded Part Validation: 成形性について部品モデルを評価し、基本的な充填シミュレーションを実行
  • NX EasyFill Analysis: 部品品質に影響を与える可能性がある射出成形プロセスを評価

NXを詳しく見る

Solid Edge

部品/アセンブリ設計のデジタル検証から有限要素解析 (FEA)、完全組込み型の数値流体力学 (CFD) まで、Solid Edgeはお客様のニーズに合った強力なシミュレーション機能を提供します。

  • Solid Edge Simulation: 内蔵の有限要素解析 (FEA) を使用して部品やアセンブリの設計をデジタルで検証
  • Simcenter FLOEFD for Solid Edge: 流体、熱伝達、電磁効果に関する製品性能と信頼性をシミュレーション
  • Simcenter Flomaster for Solid Edge: 配管内の流速や温度、圧力損失を1D環境でモデル化し、計算

Solid Edgeの機能を詳しく見る

Zel X

デジタル・トランスフォーメーションの旅は、コラボレーション、機械設計、シミュレーション、製造、オペレーションのためのツール・コレクションであるZel Xから始めましょう。手頃な価格で使いやすいブラウザベースのアプリを使用すれば、小規模企業でも必要なときに必要な機能にアクセスできます。

  • Zel X Advanced: 製造を開始する前に、設計をテストして検証

Zel Xを詳しく見る

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NX CADの応力ウィザードによる、トリムカバー設計の応力解析の結果です。構造解析の色は、「ヒートマップ」上で赤から青までの範囲です。

NX Design Simulationの評価版

  • NX設計環境内で直接シミュレーションを実行することにより、開発期間を短縮し、コストを削減
  • 設計中に構造、熱、機構性能に関する製品挙動を予測
  • 設計を迅速に反復し、設計変更が製品性能に与える影響を素早く把握

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