技術開発ニュース　No.169

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• カテゴリ： 技術開発ニュース
• 作成日： 2025/03/12 21:57:14
• 要約：

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• ページ： 67
• 研　究　紹　介 Introductions of Research Activities 加熱手法・条件の最適化 Optimization of heating methods and heating conditions デジタル技術の活用により、加熱装置開発期間の短縮を目指す 執筆者 　加熱装置の設計プロセスでは、担当者の知見・経験、過去事例、暗黙知をもとに複数の 設計パラメータを検討し、解析や実験・評価を行い、望ましい結果が出るまで評価・再検 討を繰り返し行っている。3D 解析技術の活用、プロセス改善と AI の組み合わせによるフ ロントローディングにより技術開発スピードとレベルの向上を図る。 先端技術応用研究所 先端技術ソリューショングループ 薮崎　良介 　 1 ②ヒータ配置、③ヒータ間隔 背景と目的 　加熱装置の設計プロセスでは、設計者の知見・経験、過 去事例、暗黙知をもとに複数の設計パラメータを検討し、 解析や実験・試作評価を行い、望ましい結果が出るまで設 ヒータ、反射板 ○被加熱物情報 ・被加熱物サイズ： 350×350×20 [mm] ・被加熱物材質：鉄 ④ヒータ長さ ⑤ヒータ出力 ⑥ヒータ本数 ○要求仕様 ・加熱時間：300 [秒] ・目標温度：180 [℃] ・温度ムラ：±20 [℃] ①ヒータと平板の距離 被加熱物 第 1 図　平板の加熱実測評価環境 計パラメータ検討から試作評価を繰り返し行っている。そ のため、設計者の経験値や発想力などの個人差により品質 が保てないことや手戻りの発生等が課題である。 　そこで、当社はデジタル技術を活用し、加熱装置開発に 【モデル上面視】 おける最適な設計パラメータを提案し、最小限の実験・試 ・解析結果 ・解析エリア Point5 Point4 作評価回数で開発期間の短縮および設計者の違いによらな い標準化を実現するため、加熱手法・条件の最適化の取り Point2 Point3 組みを行った。 2 熱流体解析 最適計算 加熱条件の最適化事例紹介 　一例として加熱熱源として赤外線ヒータを用いた鉄系平 板の均一加熱装置の設計プロセスを紹介する。この場合、 加熱装置の設計パラメータは①ヒータと平板の距離、② Point1 ・設計パラメータ変更 ・温度誤差最小／均一 第 2 図　3D モデル化、ソフトウェア連成 (a)設計パラメータ①： 温度が不均一で良くないデザイン 温度ムラ：-42～+27℃ ≧±20℃ (b)設計パラメータ②： 温度が均一で良いデザイン 温度ムラ：-11～+20℃≦±20℃ ヒータの配置、③ヒータの間隔、④ヒータの長さ、⑤ヒー タの出力、⑥ヒータの本数等がある。これらパラメータを ヒータ、反射板 検討し、第 1 図に示すような実測評価の環境構築を行い、 実測評価にてお客さまの要求仕様を満たす設計パラメータ 被加熱物 を検証した。 第 3 図　最適化計算結果 　また、デジタル技術を活用して、第 2 図に示すように 実測評価環境を熱流体解析ソフトウェアにてモデル化を 行い、最適計算ソフトウェアにて設計パラメータを変更 し、解析デザインを生成させ、被加熱物表面の Point1 か ら Point5 の 5 ヶ所に対して目標温度との誤差が最小かつ均 今後の取り組みと目指す姿 一となる最適化フローを構築した。この 2 種のソフトウェ 　鋳造金型のような凹凸のある複雑形状をした被加熱物や アの連成による最適化計算は、最適化アルゴリズムにより 誘導加熱等の他熱源への適用を検討し、3D 解析技術の活 自動実行されるため担当者リソースの有効利用が可能であ 用／開発プロセス改善と AI の組み合わせにより、フロン る。本事例では、解析期間 7 日間を有し、第 3 図に示すよ トローディングによる技術開発スピードとレベルの向上を うに様々な設計パラメータの計算を実行し、温度ムラが小 図る。 さく均一な加熱が可能な設計パラメータの導出ができた。 この結果は、実測値と整合することを確認している。 67 3 技術開発ニュース 2025.03／No.169 
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