Particleworksを活用した流体解析シミュレーション

製造業の受託解析サービス

生産機を止めずに、トラブルの解決策を検討

機械内部の流体の動きを可視化

改善策実施の前に、シミュレーションで結果を予測

粒子法流体解析ソフトParticleworks無料トライアル版提供中

受託解析サービス FES(Fluid Engineering Service)は、機械内部の流体の動きシミュレーションを用いて可視化し、実現象を原理原則に基づき解明することで、お客様の課題解決を支援する技術コンサルティングサービスです

対象業種

化学 / 食品 / 製薬 / 機械 / 自動車、輸送機器 / 電子機器 / 建設、土木

こんなお悩みはありませんか?

  • 製造装置のトラブルの原因がわからない
  • 押出機の中何が起きているのかわからない
  • 撹拌の工程で歩留まりが改善するか試してみたい
  • 建設プロジェクトを任されたが、新しい設備の導入根拠が示せない
  • 現状では作れているけど今の状態が良いのか分からない
  • 製造装置を改造してみたいけど生産の都合で改造できない
  • 製造装置の設定を変えてみたけど、良くなったかどうか分からない
  • 改造できる時期が1年に一回の定期点検の時期しかないが事前検討したい
  • 複数の改善策を盛り込んだ結果、何が効果的な対策であったかわからない

受託解析サービス FESが解決します!

  • 製造装置のトラブルの原因を追求できる!
  • 押出機の中で起こっている現象のメカニズムがわかる!
  • より良い撹拌条件の探索が可能になる!
  • 様々な設備検討を事前に実施できる!
  • より良い製造条件の検討が可能になる!
  • 製造装置を止めることなく改善案を検討できる!
  • 現状と比較することで、何が良くなるかわかる!
  • 定期点検等の時期にとらわれず、いつでも改善策を検討できる!
  • どの対策がどのように変化をもたらしたのかがわかる!

私たちが貴社をサポートします!

(株)構造計画研究所 受託解析コンサルティングチーム

導入事例

ロート製薬株式会社 様 導入事例

『Particleworks』(パーティクルワークス)によるシミュレーションで実生産設備でのテスト(実機テスト)を省略して製造工程を立ち上げられるようになりました。

― 御社の生産工程で抱えていた課題を教えて下さい。

弊社が取り扱っている商品の中でも化粧品は新商品が出るスピードが速く、種類も多いです。新商品を開発して製造工程を立ち上げるところまでを「工業化検討」と呼んでいるのですが、さらなるスピードアップやトラブルを減らすことが重要になってきていました。

― シミュレーションの利用によってどのような効果がありましたか?

「Particleworks」によるシミュレーションでは、チューブにきっちり充填できる現象がどういう条件で起こっているかがよくわかります。注入するノズルと受けるチューブの動きの条件をシミュレーションで検証し、渦を巻かないための条件、例えば何秒間にどのくらい動かすというような条件を設定します。そして、シミュレーションで出た「うまくいく条件」をそのまま実機に設定することで、計画通り充填することができました。


株式会社 資生堂 様 導入事例

「Particleworksによるシミュレーション結果を示すと、生産現場が『じゃあ、やり方を変えてみようか』と納得し、改善の一歩が踏み出せました」

【活用事例】口紅の不良率を10分の1以下に低減

― Particleworksが活躍した、具体的な事例を教えてください

口紅は、唇にフィットするように、ちょっと先端がとがった、独特の形状をしています。実は、粘度の高い口紅材料を型に充填しようとすると、あのとがった部分に小さな気泡ができることがあり、生産現場の悩みの種でした。 そこで、Particleworksを使って、製造過程における条件をシミュレーションで検討してみたのです。すると、ある条件下において、気泡の発生を大幅に抑えることができる、という結果が得られました。

現場の技術者がそのシミュレーション結果を見て、装置にある工夫を加えたことで、実際の生産においても気泡を減らすことに成功しました。不良率が変更前の10分の1以下に減少したそうです。 後日、試してみた現場の担当者から私たちに、「本当に不良品が減った」と喜びの声が届きました。


株式会社 明治様 導入事例

「新規ラインのスムーズ稼働にはParticleworksによる
設備導入時リスク検証と最適運転条件設定は外せません」

活用事例:無菌攪拌設備の実用化~SolidWorks Flow Simulationとの連携活用

― 底面攪拌と偏芯攪拌のリスク検証とはなんですか

このとき、我々が直面していた課題が2点ありました。 1点目は、渦の発生しない条件を見つけること。2点目は、流動食の製造ラインなので、貯液から充填までを無菌で行うことです。

1点目の渦の発生についてですが、それまでの偏芯攪拌の機械は、同じところをぐるぐる回るだけで、大きな動力を使いながらも混ざるまでに時間がかかっていました。 偏芯攪拌で短時間でよく混ぜるためには、それまでの倍以上の動力を使い、もっと勢いよく混ぜる必要がありましたが、それでは渦が発生してしまいます。
そこで、新しく底面攪拌の機械を導入しましたが、この攪拌装置は動力が小さいため、果たしてきちんと混ざるのか確認する必要がありました。Particleworksによるシミュレーションの結果、底面攪拌では大きな流れの上下循環流ができるため半分の流量でも効率よく攪拌できることを確認しました。
2点目については、この底面攪拌はマグネットで翼を回すため外気と接する部分がなく、無菌充填しなければならない製品に向いています。


ヤマハ発動機株式会社様 導入事例

『Granuleworks』を活用した粉体解析のおかげで、緑化事業に欠かせない土嚢充填装置の試作機開発に成功しました

解析結果をもとに試作機製造に成功

KKEのSBDエンジニアリング部の担当者と打ち合わせを行い、い ろいろな状態の砂でもしっかりとチューブに充填できるかどうかな ど、話し合いました。 この解析結果を見て、通常の砂漠で考えられる砂の物性であれば詰まらず、問題なく土嚢に充填できることを確認できました。おかげで我々もこの設計で問題ないという根拠をつかめましたし、上層部も納得して試作機の開発の許可を出したので、製造に取り掛かることができました。

わかりやすくキメの細かいサポート

Granuleworksはいろいろ条件を変えて細かい分析ができるとこ ろが非常によかったですね。担当者の説明もわかりやすかったですし、相談もしやすかったですね。砂の粒子の挙動についてのモデルの数式まで詳しく丁寧に教えていただいたので、理解しやすかったです。かなり手厚くサポートしていただきました。

なぜ、受託解析サービスが必要なのか?

生産機の中で何が起きているか、なぜこの条件で生産できているのか、疑問に思っていませんか。生産機の中は見ることができないので、過去の経験をもとに、生産を続けていることは多いかと思います。

生産機の中で起きている現象を数値で見える化することは、技術伝承今後の改良方針を決定する上で重要なポイントです。

しかしながら、勘・経験・度胸で進めてきた企業では、曖昧なまま技術が蓄積され伝承されています。

その解決策の一つとして、流体シミュレーションが国際的に多くの企業で活用されています。

流体シミュレーションによって、勘・経験・度胸で説明されてきた現象を、定量化体系的に改善が行われています。流体シミュレーションは、数値の設定をひとつ間違えるだけで、結果が大きく変わります。そのため、現実に近いシミュレーションを行うためには豊富な経験が必要になります。豊富な経験を持つエンジニアが流体シミュレーションをすると最短で生産機の改善を行うことができます。最短で改善を行うので、自社で試行錯誤を行うよりも、結果的にコストの削減につながります。

受託解析サービス FESが選ばれる理由

  • 日本国内で20年以上のシミュレーションソフトの取り扱い実績
  • 日本国内1500社以上のシミュレーションソフト導入実績
  • 生産技術に関するコンサルティングサービス実績が多い
  • 化学メーカー・自動車メーカー出身の解析技術者が豊富に在籍
  • ソフトウェアのカスタマイズ実績が多くお客様に合わせた課題解決ができる
  • 経験豊富なエンジニアによるお客様の環境に合わせた独自開発が可能
  • 豊富なプロダクトによる最適な課題解決策の提案ができる
  • 委託解析だけでなく課題解決まで支援している

対応可能な解析事例

粉体,液体の攪拌・ボルテックス現象
通気攪拌槽
遠心分離機
ドレッシングの混合
粉体混合時の偏析

液架橋力
V型混合機
二軸ミキサ
圧縮成形
鋳型の熱伝達挙動
充填
Tダイによる押出成膜
鋳造湯流れ
粉体搬送
振動コンベア
フィーダーによる成形
ディスペンサによる塗布
切屑の洗い流し
S字パイプ内気泡挙動
タンク洗浄
噴射洗浄
スプレー噴射
スピン乾燥
トイレ洗浄
バブリング洗浄
液だれ
オイル潤滑・パワートレイン内オイルかきあげ

ベアリングオイル流れ
リフローはんだ
はんだスクリーン印刷

受託解析サービス FESの特長

経験豊富なコンサルタントが担当

化学メーカー・自動車メーカー出身のエンジニアや、コンサルティング実績豊富なエンジニアがコンサルティングを実施します。

自社開発のエンジニアが常駐

自社開発ソフトの開発エンジニアや、ソフトウェアカスタマイズ経験が豊富なエンジニアが多数在籍しています。

委託解析だけでなく課題解決まで支援

これまでのコンサルティング実績に基づくフレームワークによって課題解決までご支援します。

最新の解析ソフトを使用

ダイナミックな液体挙動の解析が可能なParticleworksや、最先端の粉体シミュレーションが可能なiGRAF等、最新のシミュレーション技術使用したコンサルティングを提供します。

粒子法流体解析ソフト Particleworksの特長

Particleworksは、粒子法(MPS法)理論に基づく流体解析ソフトウェアです。
しぶきを含む自由表面流れ、ギアのかきあげのような複雑な液体の挙動が計算できます。
流体-剛体、流体-粉体や流体-機構、気流場との連成解析も可能です。

メッシュフリー

煩雑な空間メッシュの作成が不要なため、プリ処理工程が短縮化されます。
結果が空間メッシュに依存せず、メッシュ品質を気にする必要がありません。

格子法

特徴:

  • 解析結果がなめらかな挙動を示す。
  • 飛び散る飛沫のような計算は難しい。
  • 水槽(計算領域)の外へ飛び出す計算はできない。

粒子法

特徴:

  • 液面変動を捉えたダイナミックな挙動を示す。
  • 水槽内で飛び散る飛沫を解析しやすい。
  • 格子を必要としないため、水槽から飛び出す飛沫も計算できる

高度な自由表面流れ解析機能

水しぶきや水面が激しく変化するような自由表面流れのシミュレーションをロバストに解析できます。
ギアや撹拌翼のようなモデルの回転や移動を同時に考慮することが可能です。
材料の撹拌・混練解析、移動境界問題を容易に解析できます。

流体-粉体(DEM)、流体-剛体、流体-機構連成解析

流体によって押し流される物体の計算が可能です。
粉体と流体の撹拌現象を再現できます。
流体-剛体、流体-粉体に特殊な境界条件を与える必要はありません。
※流体-粉体連成解析は、粉体解析ソフトウェアGranuleworks、流体-機構連成解析は、機構解析ソフトウェアRecurDynが必要です。

GPU による高速計算

NVIDIA社製GPUを用いてGPGPU計算を実施できます。
CPU計算に比べて、計算速度を大きく向上させることができます。

粉体シミュレーションソフトウェア|iGRAF(アイグラフ)

iGRAF(アイグラフ)は、解析経験のない方でも簡単に操作できる粉体解析ソフトウェアです。 iGRAFで結果を可視化することにより、偏析や混合不良といったトラブルを未然に防げるため、試験回数を大幅に削減できます。

iGRAFは、東京大学の酒井幹夫准教授の監修の下、構造計画研究所が開発したソフトウェアとなります。

1台のワークステーションで大規模粉体シミュレーションを実現

iGRAFでは、小さな粉を大きな粉で置き換えるDEM粗視化モデルや、粉体・流体のマルチコア並列計算技術が搭載されています。粗視化モデルを使用することで、本来125日かかる様な大規模の計算がたった1日で可能になります。

そのため、1台のワークステーションで粒子数1億個レベルのシミュレーションが可能になります。

剛体や流体のメッシュ生成の手間が不要

粉体・流体に対する壁面モデリングとして、符号付距離関数・埋め込み境界法を採用しています。これによりユーザーは剛体と計算領域の解像度を入力するだけでメッシュ生成が可能です。

シンプルなインターフェースにより、解析業務の効率化を実現

装置形状の作成、解析条件の設定、計算の実行の3つのstepだけで可能です。

受託解析サービス 対象業種

化学 / 食品 / 製薬 / 機械 / 自動車、輸送機器 / 電子機器 / 建設、土木

私たちについて

弊社、(株)構造計画研究所は元々、日本で初めてコンピュータにより建築の構造計算を実施した日本初のシミュレーション技術者集団です。その背景には構造設計業務の多忙さを解消し、技術者がより価値のある業務に専念すべきであるという創業者の思いがあります。

20数年前から製造業へ向けにのCAD/シミュレーションのソフトウェア販売やカスタマイズなどを提供し、特に設計者が自らシミュレーションに取り組めるようなシステムづくりを注力してきました。

ソフトウェア開発、化学メーカー、自動車メーカーでの経験を持つエンジニアがサポートしますので、スピーディに課題解決まで導くことができます。現在は、CADアドイン型のシミュレーションをはじめとして、構造、流体、粉体解析ソフトウェアを計1500社に導入いただきました。

流体解析ソフトを導入していだいたユーザー様からは、製造工程で発生する製品の不具合を解析で可視化することで、不具合を10分の1以下に減らすことに成功したと伺っております。

シミュレーションの利用技術の向上を目指す"場"も提供しております。こういった場でユーザー様のお声を伺うと我々の励みとなるとともに、我々としても実事例に対する知見を頂き、互いの技術向上につながっています。

シミュレーションを活用して成果を出しているお客様も増えてきて、シミュレーションが社会課題解決に使えるツールになり、より多くのお客様にシミュレーションを活用して頂くために、受託解析サービスを提供しております。

受託解析サービスをご活用いただき、より品質の良い製品をより早く、コストを抑えて開発することに貢献します。

(株)構造計画研究所 受託解析コンサルティングチーム

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株式会社 構造計画研究所
SBDエンジニアリング部
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