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エアバッグ用樹脂部品の開発に解析を活用


具体的には、どのような製品開発にシミュレーションを活用しているのでしょうか。

エアバッグリッドの展開シミュレーション是近副社長:
実際社内で活用しているCAEに関しては構造解析だけでなく、樹脂流動など様々な分野への適用を試みています。そのうち構造系に関する代表的な事例のひとつとして、自動車のエアバッグシステムを構成する重要部品であるエアバッグリッドとリテーナーの展開時における挙動の問題が挙げられます。
自動車のエアバッグは、衝撃を感知するとエアバッグにガスが注入されると同時に、エアバッグを納めてあるリッド(外装カバー)が開き、リテーナー(保持器)がリッドの飛散を防ぎます。ガスを発生させるインフレーターは、低温、常温、高温でガス発生の活性度が異なり、インフレーター自体の出力特性も仕様値に対してプラスマイナス10%程度ばらつくと言われております。そのため樹脂のリッドやリテーナーに作用する負荷も使用条件によって大きく変わり、樹脂の各部位毎に発生する応力が大きく変動して予想外の亀裂が起きたり破断したりします。
エアバッグが開く際には、リッドやリテーナーは4〜6ミリ秒という短時間で展開し、その展開加速度は1,500Gにも達します。そのため実験的にリッドやリテーナーに作用する荷重の時系列的な変化や、各部位に発生する応力を計測することは非常に困難です。また解析においても非線形方程式の解は、ある与えられた初期条件や境界条件の下での解に過ぎません。
したがってむしろ条件を何種類か設定して数値解析を行い、最適な条件を探っていくようなアプローチが必要となります。

シミュレーション結果の活用と次の段階の設計業務への取り組みはどのように進められているのでしょうか。

是近副社長:
部品の形状データと物性データを日本総研ソリューションズに提供して解析してもらっています。モデルの規模にもよりますが解析にはおよそ3週間かかります。解析の依頼と並行して新たな部品の設計が行われ、解析結果が出ると、それを基に工学的な判断を加えて部品の形状や材料の変更といった作業を行ないます。
さらにチャレンジングなプロジェクトとして試作レス、すなわちCAE(LS-DYNAの予測結果)のみを使って量産型の金型の製作を試みたことがあります。一部修正点はありましたが、成果は十分に実用に耐えうるものであり、満足しました。金型の試作には2,000万円程度はかかりますから、このコスト削減効果は大きい。今後はデータをさらに蓄積してシミュレーション結果の精度をさらに高めていきたいと思っています。

安全性に関する新しい課題に対する提案型部品を連携して生み出す→

(2008年8月取材)


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