超小型衛星の開発を単一プラットフォームで、ジェネレーティブデザインや金属3Dプリンタも活用：デジタルモノづくり（3/5 ページ）

オートデスクは、同社ソリューションやソディックの金属3Dプリンタを活用したモノづくりの先進事例として、日本大学理工学部 航空宇宙工学科が研究開発を進めている超小型衛星「CubeSat」および小型衛星トレーニングキット「HEPTA-Sat」の取り組みを紹介するプレスツアーを開催した。

[八木沢篤，MONOist]

人間の知恵とジェネレーティブデザインとの相乗効果

　さらに、人工衛星の構造設計では、Fusion 360のジェネレーティブデザイン機能を活用している。「ジェネレーティブデザインは、コンピュータによってデザインの最適解を素早く見つけ出す技術であり、従来の構造最適化アルゴリズムとは異なり、ユーザーから見た制約条件や要求事項を入力として、出力（解）が得られる点に新しさを感じている」（山崎氏）。設計目標や空間条件、材料、製造方法、コストの制約などのパラメータを入力することで、新しい形状が得られるジェネレーティブデザインを、小型衛星に搭載するカメラの治具に適用したところ、剛性を上げながら、質量や最大応力を減らすことができたという。

ジェネレーティブデザインの概要について［クリックで拡大］ 出所：日本大学理工学部 航空宇宙工学科

　実際にカメラ治具の設計を担当した柳原氏は「ジェネレーティブデザインでは、重さ、剛性、応力、デザイン性、材料などさまざまなパラメータがあり、これらに即した結果が複数提案される。その中から設計者が自分たちのゴール（CubeSatの場合は軽量化と剛性の向上）に適したデザインを選択し、そこからさらに改良を加えていく必要がある」と述べる。

　このように、人間の既存の知識との相乗効果が期待できる“ジェネレーティブデザインの価値”について、山崎氏は（1）デザインのアイデアを簡単に形にできる点、（2）新しい設計解を発見できる点、（3）AIと対話しながらデザインできる点の3つを挙げ、その可能性について高く評価する。

ジェネレーティブデザインの3つの価値［クリックで拡大］ 出所：日本大学理工学部 航空宇宙工学科

　また、山崎研究室では、実際にジェネレーティブデザインで導き出した形状を、ソディックの金属3Dプリンタで造形する取り組みにも着手している。具体的にはPreludeに搭載するカメラの治具と、後述する小型衛星トレーニングキット（HEPTA-Sat）の筐体パネルを造形したという。山崎氏は「他の従来工法との比較も進めながら、将来的に超小型衛星の支持構造として金属3Dプリンタで造形した部品を搭載することを目指し、取り組みを進めていきたい」とし、金属3Dプリント技術の宇宙利用への期待を述べる。

金属3Dプリント技術の宇宙利用に向けて［クリックで拡大］ 出所：日本大学理工学部 航空宇宙工学科

ジェネレーティブデザインで導き出した形状をソディックの金属3Dプリンタで造形したもの。（左）カメラの治具／（右）HEPTA-Satの筐体パネル［クリックで拡大］