Nature Architects

メタマテリアル × 最適設計
Nature Architects 

Nature Architects はメタマテリアル*と最適設計を組み合わせた最先端の設計技術で様々な製造業メーカーに対して従来製品を超える機能を実現する設計図面を提供する東京大学発スタートアップです。部材一体化/材料代替による軽量化・コスト削減やリサイクル性の向上、振動・音・変形・熱に関する機能の向上などにより、競争力のある製品を生み出しあらゆる製造業の新市場/事業の開拓を強力に支援しています。— Nature Architects

メタマテリアル × 熱制御
トポロジー最適化を活用した高性能放熱部材の最適設計
Nature Architects 2023

本展示では熱流体位相最適化と人の知見・判断を組み合わせた、ヒューマンインフォームドなヒートシンク設計の事例を示します。位相最適化を設計に活用するうえでの一般的な課題として、無数にある局所最適解の一つしか得られないことや、詳細な制約条件を組み込めないことがあげられます。これらの課題を位相最適化と人の判断を反復的に繰り返すことで解決し、ヒートシンクの設計を行いました。 

メタマテリアル × 衝撃吸収
座屈と接触現象を活用した衝撃吸収特性の最適設計
Nature Architects 2023

歩行者安全保護と軽衝突の２つを両立するコア構造の最適設計を行いました。衝撃吸収に必要とされる荷重変位曲線をコア構造の最適な幾何形状によって実現しています。この事例では汎用プラスチックをコア材として用いることで環境負荷の低減やコスト削減も実現しています。初期設計段階ではユニット構造単位での設計・解析のフィードバックを高速に実行し初期形状を探索します。その後、適切なユニット構造を対象部材に埋め込み形状を最適化し歩行者安全性能と軽衝突性能の両立を達成しました。

メタマテリアル × 振動制御
振動対策と軽量化を両立させる構造最適化
Nature Architects 2023

製品に求められる剛性・強度・重量・振動の要件を包括的に考慮した最適設計を行います。この事例では重量削減と共振点制御を行い、NVH（騒音・振動・ハーシュネス）要件を考慮した上での軽量化を実現しました。本事例ではまず、複数条件でのトポロジー最適化を実施し、ベース形状群を生成します。その後位相最適化結果から機能に紐づく特徴を抽出し、製造性を考慮したパラメトリック形状生成モデルを作成します。最後に剛性要件・強度要件を考慮した上で、軽量化と固有振動数を目的関数とした多目的最適化を実施し、パレート解を導出しました。異なる値の第一固有振動数をもつ形状を事前に複数設計しておくことで、共振が問題となったときに、すぐさま別の固有振動数をもつ設計形状を適用します。そうすることで重量をほとんど増やさずに振動対策することを狙います。