EV 車_部品開発 最適化事例～Additive Manufacturing（AM）活用支援～
事業戦略本部

梅西 正訓

１. はじめにた技術であるといえる。

応用技術株式会社の製造業向けサービス

世界的に積極的な AM 活用が続くなか、日本でもtoDMGPlatformService は、『Additive Manufacturing』

将来の技術活用に向けて、製造業をはじめ様々な＆『Machining』分野を中心に【製造技術×デジタル分野で AM 技術を活用した事例が増え続けている。

技術×技術支援】を融合したサービスを提供している。

３. AM 技術への“Challenge”を支援

製造技術を熟知しているエンジニアと IT エンジニ

AM という新しい技術の本質を知ることにより世のアから編成されたチームの特長は、IT 支援以外にも中に新しい価値を提供する可能性ができ、ものづくり製造技術支援や技術トレーニングを行えることである。

を得意とする企業は自分たちの在り方や将来的な価

本稿では、AM 技術支援を活用頂いた EV 車_部品値を再定義する必要が生じる。

開発事例を題材に開発プロセスを紹介する。

「製造業」で経済を支えてきた日本も AM 技術に限っては海外と比べ遅れを取っていると言われてお２. 「新たな製造の形」 Additive Manufacturing

り、日本企業が得意とする「金型」「鋳造」「鍛造」「切Additive Manufacturing （ AM ） は 積 層 造 形 や削」では困難であったデザイン性が実現できる AM は3DPrinting と言われており、粉末材料を一層一層積脅威ともいえる。

み上げて部品を作っていく製造法であり、今後のビAM は未だ技術的に発展途上であるがゆえ、早いジネスモデルごと変える「新たな製造の形」であること段階からこの技術に携わり、深く理解しておくことでもで注目され、世界市場での年成長率は約 20％が続のづくりの上流工程に踏み込むチャンスをもたらすもき、2028 年には数百億ドルの市場規模に成長するとのとも捉えている。

予測される産業であるため、世界的に活発な技術開発が行われている。
全製造業の市場規模からすると AM は 0.1%未満

AM による技術革新をチャンスと捉え、我々と共創し、“Challenge”していただける企業が一社でも多く出てくることを願っている。の市場であるにも関わらず、海外では国策として AM技術を支援するほど、国の経済を支える成長産業と位置付けている国もあることから、ＡＭテクノロジーについての期待が高い。それほどポテンシャルを持っ1/6

４. toDMG が提供する AM 技術活用に向けたエンジニアリングサービスを生み出さず高コスト化を招くだけという結果に至る可能性が多分にあるため、企画の初期段階から課題

toDMG が提供する AM 部品開発支援では、顧客を理解し、課題解決に向けた提案をすることで、顧客の AM 活用やビジネス発展を目的に、エンジニアリンの真の価値を創出することを重要視しているサービ

グサービス、技術トレーニング、コンサルティングなどスである。
そのうえで直接的なコスト面のみならず、サプライトータル的な技術支援を提供している。（図 1）
toDMG の技術支援をお勧めする理由は以下の通チェーンや前後工程も考慮しながら、AM による付加価値を顧客とともに評価まで実施する。

りである。
① 部品最適化に向けたパーツ選定、設計最適化、製造、品質までのトータルプロセスを支援② toDMG 主導のため、顧客の業務負荷を最小限に抑えプロジェクトを推進③ AM 専用のトレーニングなどを活用して頂きながら、付加価値の高い製品実現を提案

AM という技術（手段）ありきではなく、検討の結果、他の工法に優位性があると判断される場合には、AM 以外の工法をベースとしたソリューションを提案
できることも toDMG サービスの特長である

現部品をそのまま AM に置き換えるだけでは価値

図 1

AM 部品開発支援 プロセス一覧

2/6

５. AM 活用事例 フロントバンパーブラケット
toDMG サービスの AM 部品開発支援を活用されたのは、『株式会社イメイド』と『ものづくりネットワーク沖縄』が手掛ける電動モビリティの部品である。

５．２ 部品課題
部品に要求される課題は以下の通りとなった。
 重量を軽くしたい 部品剛性の維持したい
 耐食性を持たせたい

電動モビリティは made in 沖縄をコンセプトに車両開発、製造、販売まで手掛けている事業であり、沖縄

６. 開発プロセスの紹介

県の大型宿泊施設や観光施設などで実用化されて６．１ 製品設計（Autodesk Fusion360）いる。

荷重条件
車両の最大速度 19km/h で障害物に衝突した場合に止まるまでの時間を 2 秒とする。
車体の質量を車体 537kg+乗車 5 人 350kg＝電動モビリティの価値を更に高めるため、EV 航続887kg と仮定する。

距離を伸ばすことを計画するが、アイデアを実現す

衝撃力 = (質量×速度変化)/衝突時間ることが難しく toDMG サービスを活用することとなる。

=(887 [kg]×5.27778 [m/sec] ）/2＝2340.7 [N]

今回のプロジェクトでは、部品軽量化による EV 車

荷重方向両の電費延長を目的として部品開発を実施するとと考えられる衝突タイプから最も厳しい条件を想もに将来的な AM ビジネスへの可能性と AM 技術の定とする。

理解を目指し取り組みを開始することとなる。

５．１ 対象部品情報
対象部品の情報は、下記に示すとおりとする。
 部品名称：フロントバンパーブラケット 従来工法（製法）：複数の鋼板を溶接
 材質：鋼材
 材料特性：弾性率 210GPa/
降伏応力 207MPa
密度 7850ｋｇ/ m3
 重量：1.401kg

図 3 加重方向の検討
GD（ジェネレーティブデザイン）制約条件
車体・バンパーの拘束部、ボルト通し部分を障害物（製品設計領域外）として設定することで、デザインスペース（設計可能範囲）を指定する。
左右ブラケットは対称形状として、片側のブラケットのみを計算対象とする。

図 2 対象部品

3/6

③ テクスチャ―追加② 肉厚変更① サポートレス形状へ
図 7 DfAM 設計結果

図 4 デザインスペースの指定
ジェネレーティブデザイン結果

DfAM 詳細ジェネレーティブデザインによる造形の結果は① サポート範囲を減少させることで造形時間短縮、PowderBed の安定性を考慮する② AM デザインルールを基準に肉厚変更する③ 形状依存による造形ひずみ低減＆製品剛性を向上させるテクスチャーを追加する

図 5 に湿すとおりとなった。

６．２ 顧客提案
顧客の部品課題（重量、機械特性、耐食性）に対しての解決案とデザイン案を提案する

図 5 GD 解析シミュレーション結果
解析結果（静的応力）
ジェネレーディブデザインの計算結果を継承して静的応力解析を実施する。

図 6 アルミ材料 静的応力解析結果
DfAM 最適化設計
DfAM（Design for Additive Manufacturing）によ

図 8 課題解決項目

る造形方案を考慮した最適化設計を行う。

4/6

６．３ 生産設計（造形データ）（1）造形

以下に示す手順で造形データを作成する。

造形機：DMG Mori LASERTEC 30 SLM① 造形性、部品特性や部品精度、サポート範囲の減少など造形デザインルールに基づいた配置に設定する。
② リコーティングの安定性を考慮した配置にする。
③ 品質検査用に同時試験片を配置する。
④ 硬質アルマイトの処理性や膜厚を確認するためのテストピース配置。

（2）応力除去（3）ワイヤーカット

プロセスフロー（4）サポート除去、仕上げ（5）ブラスト処理（6）切削加工
マシニング ： MAKINO D500（7）寸法検査
非接触測定器 ： ZEISS COMET（8）硬質アルマイト表面処理（9）品質検査

図 9 造形データ
密度測定、造形インプロセス、引張試

６．４ 製造/後処理/検査工程

験、粉末粒度分析

製造/後処理/検査工程は、toDMG ネットワークのパートナーであるサービスビューロ様で実施する。
AM 技術は完成までに複数の工程が必要となるた
め、toDMG がエコシステムの中心拠点となり、各工程の指示書作成や打ち合わせ、リスク管理など最終工程まで一括管理する。

図 10 完成サンプル

5/6

金属ＡＭは製造プロセスにより品質保証を行う特一般社団法人ものづくりネットワーク沖縄の製造エ殊工程に該当し、独特な知識や経験が必要な技術

ンジニアは、切削加工を得意とした集団であり、3 軸、である。

同時５軸、複合旋盤など加工ノウハウと実績をお持ち

特に設計、造形、切削加工、品質保証は AM を成である。

功へ導く重要な鍵と我々は位置付けている。
このような技術に対し toDMG はアプリケーション開発の技術支援により、顧客の AM 活用やビジネス発

今後のビジネス発展や AM 技術の可能性を探るため、本プロジェクトでは、AM、切削の 2 種類の製造工法に挑戦された。

展をトータル的にサポートするサービスである。

８. 今後の展望
７. ジェネレーティブデザインと切削加工
一般的には、ジェネレーティブデザイン部品を製ものづくりネットワーク沖縄とイメイドは、EV 車の更なる軽量化を目指し、今後も toDMG と共に部品最適造する方法は Additive Manufacturing 技術のみと思化を継続していく予定である。

われがちであるが、Autodesk の Fusion360 では、製

EV 車軽量化を実現するためには、複数の部品改良造条件の設定から切削加工（3 軸、5 軸）を選択するから、トータル的に重量を軽減する必要があるからだ。

ことも可能である。（図 11）

その中にはジェネレーティブデザインの設計品質

このことから切削技術をお持ちの顧客でも現状の検証として、入力荷重による圧縮試験、想定最大衝スキルを活かした方案で部品最適化に取り組めるこ

突条件での破壊試験を行い、部品最適化の実用性とになる。

を検証していく予定である。

図 11

Fusion360 ジェネレーティブデザイン 『Additive Manufacturing』と『5Axis-Machining』

6/6