2024年3月7日■ プロジェクト名■ 研究開発分野

プロジェクトDX
デジタルテクノロジー･ICT■ 研究開発テーマ
モノづくり現場の試作レス化/DXを加速するトライボCAE開発■ 研究リーダー
名古屋工業大学 前川覚■ 事業化リーダー
株式会社デンソー 吉田和仁
サンワケミカル株式会社 鳥居亮作
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1. 研究テーマの概要（全体像）
プロジェクト名：
モノづくり現場の試作レス化/DXを加速するトライボCAE開発
提供シーズ（学術論文/保有特許多数）
トライボCAE開発技術
トライボCAE信頼性評価技術
名古屋工業大学
名古屋大学

シーズ技術の提供
基盤技術開発学生の参画によるCAE研究者の教育の場

産業技術センター
試作支援
評価技術提供

分野横断的開発によりボトルネック解消

開発ターゲット①
コンプレッサ設計でのトライボCAEの活用

大企業
DXの加速

目標・設計コストの50%短縮
・MBD活用率100%・量産型コンプレッサ試作品
終了後の展望：自社の専門技術の差別化による更なる高度化

開発ターゲット②

中小企業
DXへの挑戦塑性加工金型/条件設計でのトライボCAEの活用

従来では困難な摩擦摩耗高精度予測を 目標・トライボCAEシミュレータの公開（新規活用企業3社）
実現するトライボCAEシミュレータの開発
・潤滑油データベースDB開発

背景：試作レス設計の障壁
CAE解析での摩擦摩耗の定量予測がボトルネック
愛知県 基幹産業（自動車部品メーカ）
機械部品CAE
県内材料加工メーカ

製造プロセスCAE

知の拠点あいち研究室の活用：
汎用トライボCAEシミュレータを設置して基盤技術を県内企業に広く公開/セミナーの実施

応用技術開発事業化推進

若手人材の積極活用によるCAE技株式会社デンソー 術者の育成の場

サンワケミカル株式会社
2030.3 売上目標：約4.1億円

終了後の展望：基盤技術の共通化によるモノづくり力の向上

トライボCAE活用の成功事例の積み重ねが県内モノづくり企業のDXを加速するための起爆剤に !!
県内ものづくり企業の設計力UP
を通して愛知県産業に貢献

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1. 研究テーマの概要（開発ターゲット１）
ターゲット① トライボCAE活用によるコンプレッサ試作工程削減

製品設計フェーズでトライボ解析がボトルネックである一例（デンソー製コンプレッサの設計開発現場）
最新の取り組み状況

ベンチマーク
・現状は単体で計算するのみであり複数部品間での連成解析は不可

ループ

摩耗量

部品C
部品A 部品B
現状はそれぞれの部品で独立してCAE解析

時間

トライボ解析がボトルネック

従来型トライボCAEでは・計算精度が不十分
・各部品間の連成解析には計算コストは膨大

・モデルベース開発(MBD)
使用率30％程度※自社の最新技術を十分に活かせていない

・部品間の相互作用が不明なまま・試作/評価に負荷がかかり開発期間の短縮とコスト減が進まない
MBD使用率＝
計算考慮部品数÷理想考慮部品数３

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1. 研究テーマの概要（開発ターゲット２）
ターゲット② トライボCAE活用による塑性加工金型設計での試作工程削減

製造プロセス設計フェーズでトライボ解析がボトルネックである一例（県内 プレス加工 鍛造加工 設計開発現場）
最新の取り組み状況
金型設計/修正
加工試験/
条件調整

ベンチマーク
市販の塑性加工用CAE解析ソフト
では摩擦係数を使用者が任意に設定する必要がある．

設計試作
サイクル
CAE解析（汎用ソフト）

出典：SCSK株式会社HP

多くの企業で汎用ソフトは普及済みであるが実験結果への合わせこみ作業が必要

出典：株式会社
ヤマナカゴーキンHP

トライボ解析がボトルネック

・計算精度（信頼性）は摩擦係数の合わせ込み具合の良し悪しによって決まってしまう
・潤滑油の選定変更/金属材料の変更のたびに合わせこみ作業が必要（潤滑油効果のデータベース無）4/12

2. 年次ロードマップ
令和5年3月2023.3

ターゲット ①
製品設計フェーズ
での試作工程削減

トライボCAE
基盤技術開発トライボCAE活用による設計現場でのDENSO 製 コ ン プ レ ッ サ
課題抽出の設計コスト削減

ターゲット ②製造プロセス設計フェーズでの試作工程削減
トライボCAE活用による市販塑性加工用CAE解析での摩擦係数合わせ込み作業（試作サイクル）低減および汎用潤
滑 油 デ ータ ベ ー ス (DB)の開発

中間評価
令和5年9月2023.9トライボCAEのDENSO
製MBDモデルへの実装と評価/改良

令和6年3月2024.3

評価試験に基づく信頼性評価と再検討

最終成果
令和7年3月2025.3

新規設計手法の確立

摩耗予測モデル開発/実装

信頼性評価の定量化

目標
設計コスト削減：25%
MBD使用率：60%

目標
設計コスト削減：50%
MBD使用率：100%
表面拡張率を考慮した汎用型トライボCAEアプリの開発

トライボCAE
基盤技術開発汎用型トライボCAEのアプリ化開発

設計現場での課題抽出

潤滑油データベース開発 新生面と酸化被膜面のμ測定
リン系/硫黄系基本潤滑剤10種+特異処方系数種

潤滑状態の観察評価

目標
トライボCAE(プロトタイプ)：公開
潤滑DB開発：70%

目標
トライボCAE：完成
潤滑DB開発：100%

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3. 研究開発の実施状況

実験による摩耗痕観察

実機による評価

これまでの設計現場での課題
複数軸受場の連成CAE解析が不可能 >>> 実験に頼った形状設計
開発したコンプレッサ内の複数軸受連成解析用トライボCAEの概要
目標達成

実機

クランク軸の簡易版軌道解析

設計コスト25%減達成
開発コスト低減効果
CAEモデルの信頼性検証は未実施であり実験による検証を必要とするが事前の感度解析によるあたり付けをCAEモデルで予測可能となり実験パラメータの数を大幅に減少することが可能となった．

今後の課題
実際の摩耗現象との比較による精度評価
DENSO既存ソフトウェアとの接続性強化

構造/流体連成解析

多軸受の連成解析

３軸受連成解析にによる摩耗発生位置予測

摩耗発生に対する設計パラメータの高速度感度解析実現

摩耗発生予測位置

非定常公転挙動の姿勢低次元化近似
により3軸受の連成構造流体解析の高速度化に成功（1条件数秒オーダ）

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3. 研究開発の実施状況
ステップ1

トライボロジー技術普及のための個別技術指導システムの開発
ノウハウ提供個別技術指導or 講習会 活用

トライボロジー・塑性加工学に基づき有効なテクスチャ形状/加工法や潤滑油添加剤を提案

ステップ3

データ分析法の指導

知の拠点設備活用
標準油使用下でのテクスチャの差異

テクスチャA
圧縮率制御，押し込み速度制御
テクスチャB
でテクスチャ有効条件範囲の特定

ステップ2

技術指導の様子2023/09/01

評価技術法の指導

産技セ設備活用

名工大/産技セさん協力（リング圧縮試験指導）
・金型設計法 ・実験条件
・データ取得法

高面圧（耐焼付効果）>>> 4球摩擦試験DB

任意の摩擦条件，作動条件における校正曲線
を知の拠点設置の開発アプリで提供

中小企業が自ら型面摩擦を設計し自社の技術力評価を行う場を提供する→県内企業のものづくり力up

産技セさん設備 or 自社設備の活用

開発品：サンワケミカル
社製の標準規格油

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3. 研究開発の実施状況

実行ファイル形式で配布可能なトライボCAEアプリの開発が完了

開発中トライボCAEアプリの概要
任意の摩擦構成式を実装可
能なFEMコード
開発済

トライボCAEアプリ
目標達成

µ=0.1

µ=0.2

目標達成

開発中潤滑油DBの概要
産業技術センターのリング圧縮試験による摩擦係数取得

潤滑油DB

サンワケミカル社保有
四級摩擦試験による摩擦係数取得

目標達成
潤滑油7種分
データ取得済み

知の拠点摩擦試験機による摩擦係数取得

現状テクスチャ付与
技術の開発中>>> 完了次第実験開始

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4. 研究実績
・特許出願 ：0件 （目標1件）

・プレス発表：0件・論文等発表：合計4件
学会発表：4件

論文投稿（準備中）：1件

・情報発信：7件 名工大 or 産業技術センター主催セミナー
・会議の開催件数：
全参画機関の会議：3件 個別の会議：30件
・人材育成の取組状況：
学部生：1名×1年 大学院生：1名×2年
・知の拠点活用状況：
知の拠点研究室：2023/3/6開設（中小企業向け共有設備設置）
産業技術センター：参画機関として研究協力
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5. 事業化の見通し

ターゲット ①

従来のコンプレッサ用軸受設計技術
摩擦試験

形状設計

実験による摩耗痕観察例

耐久試験

実機による評価

シャフト

設計 耐久試験の繰り返しが開発コストや期間削減を妨げている
従来の実験ベースの耐久評価をCAE設計に置き換えることで既存の開発スピードを圧倒的に高速化可能事業への貢献見通し
摩擦CAE

開発中トライボ 最適形状組合せ設計
CAE技術の適用

信頼性確認評価

名工大/DENSO
共同開発

油膜計算，摩耗予測
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5. 事業化の見通し
トライボロジー技術の県内中小企業への普及のための個別技術指導システムの提案

ターゲット ②

標準潤滑油の処方例
処 方タイプ

No.1

No.2

No.3

No.4

No.5

スーパーオイル K-100

パラフィン

100%

90%

90%90%75%75%

コスモピュアセーフティー46

パラフィン

15%

15%

潤滑油DB
TFA-140F

オレイン酸

エンパラ K-50

塩素化パラフィン

タケサーフ A-7500

リン酸エステル

ダイルーブ GS-225

硫化油脂

ダイルーブ GS-210

硫化油脂

No.6

10%
10%
10%
10%
10%

標準潤滑油の開発
イメージ図

低摩擦係数

中摩擦 高摩擦係数
係数

・粗さ標準片・硬さ標準片に対応する標準潤滑油を活用することで従来の現場のノウハウによる摩擦係数の良し悪しを標準値を用いて定量評価が可能になる．現状の市場にはない新たなビジネスモデル

個別技術指導システムの中で製品アピール

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6. 県内産業への貢献度，人材育成など
本県産業への波及の見通しについて
目指す愛知県産業への貢献の形（CAE活用推進の2つのベクトル）

人材育成への取り組み状況
目指す人材育成の形（名古屋工業大学が主催となって実施中の学び合いプロジェクト）
従来の共同研究推進に積極的に参画

基盤技術の幅広い共有化によるチーム愛知の競争力向上
e.g. 中小機械加工メーカ

大学院生1名
学部生1名

今年度より新たに名工大主催の「学び合いプロジェクト」を開始
技術指導

・セミナー参加企業：通算10社以上
・技術指導企業：通算10社以上
トライボロジー技術普及のための個別技術指導システムの開発
潤滑の違いによる加工性の有無を実演

中小企業が自ら型面摩擦を設計し自社の技術力評価を行う場を提供する→県内企業のものづくり力up

若手技術者3名

大学教員

県内中小企業技術者
互いに(２社5名参加中） 学び合い
技術指導

学術指導

名古屋工業大学
大学院生3名産業技術センター
若手研究者 2名

学び合いプロジェクトの様子

技術指導

月1回程度の頻度で実施中

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