　SOLIZEは「3Dプリンターを使いこなす技術」をテーマに、3Dプリンティング＆AM（アディティブマニュファクチャリング）技術の総合展「TCT Japan 2024」（会期：2024年1月31日～2月2日／会場：東京ビッグサイト）に出展し、国内自動車メーカーによる事例や、3Dプリンタを活用した設計製造提案の取り組みなどを紹介していた。

TCT Japan 2024に出展したSOLIZEの展示ブースの外観［クリックで拡大］

熱流体トポロジー最適化技術と熱流体解析を用いて設計

　3Dプリンタを活用した設計製造提案に関する紹介では、“片面熱負荷のあるクーリングプレートの性能向上”をテーマに、熱流体トポロジー最適化技術と熱流体解析を用いて同社が設計し、金属3Dプリンタで製造した「省スペース・高熱伝達クーリングプレート」の可視化、体験デモを実演していた。

オリジナルの中空パネル、熱流体トポロジー最適化のみ施したクーリングプレート、熱流体トポロジー最適化と基本構造の調整を図ったクーリングプレートによる冷却効果の検証結果の比較［クリックで拡大］出所：SOLIZE

　同社はこのデモ環境を構築するに当たり、次の3つの設計パターンに対して解析と実測を行い、それぞれの冷却効果の検証結果（プレート表面の平均温度）を示した。

　まず、オリジナルのクーリングプレート（中空パネル）は、冷却水が流れるプレート内部の流路が一直線で、解析結果によると流れが中心部に集中して辺縁部に渦が発生しており、温度のバラツキが大きく、プレート表面の平均温度は56.9℃を示した（実測では53.8℃）。

　次に、前述のオリジナル中空パネルを基に、熱流体トポロジー最適化“のみ”を施したクーリングプレートでは、内部の流路が有機的に枝分かれした形状になったものの、解析結果によると冷却水の流れはまだ中心部に集中しており、温度のバラツキも大きくは解消しておらず、プレート表面の平均温度は47.9℃だった（実測では48.9℃）。「この結果から分かる通り、熱流体トポロジー最適化のみでは十分な冷却効果が得られないため、最適化とともに、基本構造自体の設計の見直しを図ることが重要となる」（説明員）。

　そこで、熱流体トポロジー最適化と基本構造の調整を図ったパターンを設計し、解析してみたところ、冷却水が全体に分散して流れるようになり、温度のバラツキも小さく抑えられるようになったという。その結果、プレート表面の平均温度は44.8℃（実測では44.2℃）となり、何も対策を施していないオリジナルの中空パネルと比べて解析値で12.1℃、実測値で9.6℃の温度低下（冷却効果）が見られた。

　この結果を踏まえ、展示ブースでは、金属3Dプリンタで造形したオリジナルの中空パネルを左側に、熱流体トポロジー最適化と基本構造の調整を図ったクーリングプレートを右側に配置し、赤外線サーモカメラの映像で冷却効果の違いを示していた。実際、手でオレンジ色の熱源部に触れてみると明らかな温度の違いを感じ取ることができた。

「省スペース・高熱伝達クーリングプレート」のデモの様子［クリックで拡大］

　「SOLIZEは3Dプリンタを活用した部品の製作や製造支援を行っているだけでなっく、設計技術や解析技術も有しており、それらを組み合わせた製造、製品開発の提案も行える。今回のデモを通じて当社の強みを感じてもらえればと思う」（説明員）

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