新製品の重量を40%削減することに成功

Home Gardener Manufacturing Company

製品開発におけるCAE 導入の効果を考慮したときに、それは利益の向上だけでなく他の様々な付加価値をも伴うと、Home Gardener Manufacturing Company (Pennsylvania Lititz )の設計技術サービス部門マネージャーのThomas R.Hecht 氏は語ります。その名のとおり、Home Gardener Manufacturing Company は、アウトドア用のリビング用品やガーデニング用品のメーカーです。

同社は、製品開発工程にCAD とCAE を採用する前は、デザイナーによる概念設計とハンドブックの規格に基づいた強度予測を参考に、樹脂メーカーが用意する発泡材部品(foamed part )を用いて開発を行っていました。そして製品開発グループでは、最終的な設計案を、材料力学に関する知識と既存製品や類似製品との比較、そしてこれまでのあらゆる経験に沿って十分に論議し合い、製品化へ踏み出すという工程を踏んでいました。

Hecht 氏によると、発砲樹脂部品を使用していたころは、樹脂メーカーに設計の最終モデルの情報を渡し、樹脂による製品化が最良のものとなることをただ願うばかりであったということです。そして、製品の実物を手にするまでにその設計の善し悪しがどの程度なのかを知る由もなかったのです。

そこで同社は、2 ×4 ベースのシェルフリンク(棚の結合部品)の製品開発に取り組むにあたって、2 次元設計からAutodesk 社が提供するMechanical Desktop を使用した3 次元設計に移行しました。Hecht 氏は、その際にAutoCAD の図面の形状を忠実に反映し即座に3 次元モデル化することができました。Hecht 氏は次のように述べています。「我々は3 次元設計を始めるにあたって、各種3 次元CAD を検討し、最終的にMechanical Desktop に決めました。また、Mechanical Desktop のセミナーにおいて、DesignSpace を同時に利用できることを知り、これも同様に我々の製品開発に効果をもたらすであろうと思ったのです。」

プラスチック製のブラケットによる新しいシェルフリンクの設計は、自分で2 ×4 ベースのユニットを組み立てるカスタムメードのシェルフ部品であり、最小限の試作実験だけで出来のいい製品化が可能となりました。このように製品化という導入段階でコスト削減や製造工程の改善という面で成功したHome Gardener は、さらに流通チャネルに製品をできるだけ早く卸すことに取り組みました。製品開発チームは、従来の製品設計で生み出していた空洞型の発砲樹脂部品が本当の答えではなかったということに気づいたのです。

このように3 次元設計を利用することによって実製品をコンピュータ上で手に取るように表現できるようになったHecht 氏は、そのモデルを同時にDesignSpace による解析に利用し、ここで得た変形量を実際の試作実験と比較して設計を検討するようにするようになりました。「これら解析と実験との間には明確な相関関係があります。つまり、DesignSpace による解析結果を見ることで、実際の部品の変形量を簡単に予測することができるのです。そして、数回の繰り返し計算を行うことで、初期の設計に比べ40%も体積を減少させた最適な設計を導くことができたのです。我々はまた、成形工程により速い射出成形を取り入れました。」Hecht 氏はこのように述べています。

最初の3 次元CAD とCAE の利用が成功だったことにより、HomeGardener はDesignSpace を利用して、既存製品の2 ×4 ベースの変形テーブルを新しい鋳型で開発することに取り組みました。この製品はやはり2 ×4 を採用しており、椅子がテーブルの中に収納できるようになっています。このオリジナルの設計の鋳型は老朽化しており、そのときにはさらに生産能力を上げることが必要とされていました。Hecht 氏は次のように言っています。「私は、新しい設計部品の解析を行うにあたって、形状最適化ウィザードを使用し、その結果強度だけなくデザイン性という点でも評価できる設計ができたのです。さらに新しい設計では従来の15%も材料を減少させることができました。このような材料の低減化は即コスト削減につながります。たった一度の形状最適化計算での効果は絶大です。」

現在、Home Gardener では、ブロー成形、板金加工、配管、アルミニウム、押出成形されるPVC 部品などの設計にDesignSpace を用いています。「私はこの操作性の良さが非常に気に入っています。プログラムは実にユーザーフレンドリーで、得られる結果は我々が知っている正確なエンジニアリングデータと一致しています。我が社の耐久性のあるアウトドア製品を製造するためのガイドとして、DesignSpace は本当に優れています。私はDesignSpace を採用したことにとても満足していますし、他のエンジニアにもぜひこのDesignSpace を使っていただきたいと感じています。」最後にHecht 氏はこのように付け加えてくれました。

本記事は、米国ANSYS 社発行「ANSYS Solutions Spring 2000 」の記事"DesignSpace Lowers Product Weight 40%"を日本語に翻訳したものです。

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