• 環境にやさしい新材料の開発

  • 災害に強い地盤の研究

X線CT装置などの画像計測機器の発展により、物を壊すことなく、物体の内部構造を観察することが可能になりました。さらに、その画像から現物をベースにした3Dモデル（現物モデル）を構築する技術が登場し、この現物モデルはさまざまな分野で活用されています。
近年、軽量かつ耐久性や強度に優れた複合材料は、環境負荷を低減するため航空機、船舶、自動車の外装や内装など幅広い分野で利用されています。この複合材料は、色々な材料を組み合わせて生産されるため、互いの材料の混ざり方や充填率が性能に大きな影響を与えます。このためミクロな内部構造を立体的に観察することが新たな材料を開発する上で重要になります。
また、地盤環境工学などの分野において実際の地盤内部の状態調査や分析といった研究は、災害の多い日本でより良い地盤づくりのために非常に重要です。
現物の状態を考慮した3Dモデルなどのデジタルデータの利用は今後ますます増加すると思われます。

Simpleware Softwareによる繊維強化プラスチックのモデル化

Simpleware Softwareによる繊維強化プラスチックのモデル化

3Dモデルは繊維の含有量や配向、樹脂の空隙など、材料の性能にかかわる重要な情報が分かるため、材料の性能を向上させるための研究に使用されています。

Simpleware Softwareによる砕石の間隙モデル（国立環境研究所様ご提供）

温室効果ガスの全排出源のうち、埋立地からの量は全体の約11%と言われています。※1　地中に埋めたごみは分解によってガスを発生しますが、地中は酸素が十分ではないため分解が遅く、二酸化炭素よりも温暖化に著しい影響を及ぼすメタンを発生するためです。
空気（酸素）が入ってくる導入路は埋立地底部に敷設されている排水管で兼用されていますが、排水管が豪雨等で水没すれば、空気の入ってくる隙間が無くなってしまいます。水没を避けるには排水管の周りを砕石で覆うのが有効ですが、これまでは排水性や目詰まりに与える砕石の大きさが未解明なため対策が難しい状況でした。Simpleware Softwareは間隙内の“水みち”（排水性）を調べる研究にも活用されています。
　※1：出典：Greenhouse Gas Sinks（2007年度出版）

Simpleware Softwareによる砕石の間隙モデル

円筒容器に砕石を詰めたサンプルをX線CTで撮像した画像をSimpleware Softwareに読み込み、砕石を取り除き水みち領域を抽出した図です。砕石の大きさや形状によって水みち領域は変化します。領域の体積や経路の長さの計測だけでなく流体解析にも活用できます。

当社の取り組み

JSOLは2010年より画像から3Dモデルを構築することが可能なSimpleware Softwareの取り扱いを開始しました。Simpleware SoftwareはX線CT/MRI/FIB-SEM※2　といった3次元画像撮影装置で取得した断面画像を取り込み、その画像を基に対象物の分析および3Dモデルの構築を行うことが可能です。
Simpleware Softwareで構築した3Dモデルは3Dプリンティング、VR/AR、CAEのためのシミュレーションモデルとして利用が可能です。画像からの3Dモデル構築技術によって、今まで肉眼や2D画像だけでは把握できなかった微細な複合材料の立体構造の分析や非破壊での内部構造の可視化とモデリングが可能になったことから、現在では多くの企業や公的研究・教育機関でご利用いただいています。
JSOLは、販売・サポート・使い方のご提案を含むコンサルティングによりお客さまの効率的な分析を支援しています。
　※2：FIB-SEM ：Focused Ion Beam Scanning Electron Microscopes:集束イオンビーム走査型電子顕微鏡

Simpleware Software

社会への視点

SDGsが世界で合意されて以降、各社さまざまな取組みを実施していますが、その一つに環境負荷の低減があります。例えば、自動車分野において、より軽量で剛性の高い複合材を開発できれば、燃費の向上につながり、内燃機関を有する自動車であればCO2排出量の削減、電気自動車であれば、電気使用量の削減が期待できるため、新材料の開発は非常に重要です。
また、都市開発などの分野においては実際の埋立地などの地盤の構造をモデリングし分析することで、近年の豪雨や巨大地震に対応した地盤システムの構築が可能になります。
JSOLは現実の構造・状態を3Dモデルというデータに変換し、そのデータから得られた分析/シミュレーション結果を現実にフィードバックするデジタルツインをSimpleware Softwareによって推進することで、お客さまおよび社会に貢献したいと考えています。

  • ※

    Simpleware Software の開発元は、Synopsys, Inc.（米国）です。