次世代ドローン開発を加速する、
3Dプリンティング×CAE解析


人口減少、人手不足等が叫ばれる中、ドローン技術の重要性は日々増しています。今や保守点検、農業、建築、防災、監視、アミューズメント等の分野で広く活用されており、注目を集める一方、日本のドローン共有の9割以上が中国製に依存しています。(無人機産業基盤強化検討会 中間取りまとめ(METI/経済産業省)

2026年1月に政府は、経済安全保障推進法に基づく特定重要物資に追加指定した「ドローン(無人航空機)」の国産化支援を発表し、国内での安定供給に向け、研究開発や設備投資に必要な費用の最大50%を助成し、2030年時点で8万台の生産体制を整備するとしています。(ドローンの国内量産化へ助成、年8万台の体制整備目指す…政府方針 : 読売新聞

SOLIZE PARTNERSでは国産ドローン開発とドローン人材育成をさまざまなデジタル技術で支援しています。

SOLIZE PARTNERSのデジタル技術で
国産ドローン開発を加速

 事例  3Dプリンター×解析

設計×解析×3Dプリンター
剛性2倍&質量1/2を同時に実現

高性能な3Dプリンターで強度を維持、自由な設計で軽量化を実現。
すばやく試作品を製作、そのまま最終製品に適用することで、早期の市場投入を可能に。

 事例  CFD解析×制御モデル

リアルタイムに流体外乱をフィートバックする
ドローンフライトシミュレータ

リアルタイムに流体外乱をフィートバックするドローンフライトシミュレータで障害物環境での操作習熟、ロバストな制御開発、安全性評価を加速。

ドローン開発・製造を加速させる3Dプリンター技術

SOLIZE PARTNERSでは、ドローン開発を加速させる3Dプリンターの装置販売・保守および、パーツの受託製造の両方を行っています。

高い生産性と設計自由度を両立:粉末造形方式

  • サポート材不要で自由な設計
    空力解析や強度解析の結果を反映した複雑な形状も、そのまま造形することが可能です。風の抵抗を最小化する設計や軽量化を追求した部品の製造に最適です。
     
  • 優れた材料特性で耐久性を確保
    靭性のあるPA系の材料を使用が可能で、異方性が少ないため、飛行中の負荷に強い部品を製造できます。
    さらに、HP Jet  FusionのPA12はRoHS、EU REACHにも対応しており、安全性の面でも信頼できます。
  • HP社製 3Dプリンター

HP Jet Fusion:最終製品に適した3Dプリンター

インクジェットと熱反応による新しい造形方式により、高い生産性、高い材料物性を実現。最終製品の製造に適した3Dプリンターです。日本国内での最終製品適用実績も数多くあります。

最大造形サイズ 380×284×380mm
積層ピッチ 0.08mm
  • Formlabs社製 3Dプリンター

Fuse1+30W:コンパクトで取り回しやすい粉末造形機

省スペースかつシンプルな設置環境により、導入のハードルを大幅に下げた粉末造形機です。さらに、オプションのオープンプラットフォームにより、標準材料以外の素材も使用可能となり、お客様の多様なニーズに応じた柔軟な活用が可能です。

最大造形サイズ 165 × 165 × 300 mm
積層ピッチ 0.11mm

過酷な環境に耐える高強度部品を製造:スーパーエンプラが使用可能なMEX方式

  • Roboze社製 3Dプリンター

ARGO 500 HYPERSPEED

  • 金属部品の置き換えで軽量化を実現
    強度を保ったまま金属部品から置き換えが可能。これにより、ドローンの軽量化に貢献し、飛行時間の延長やバッテリー効率の向上をサポートします。
     

  • 異方性が少なく安定した品質
    従来のMEXタイプと比較して異方性やバラつきが少なく、高い材料物性を実現。設計通りの性能を安定して再現できます。

最大造形サイズ 500×500×500mm
材料形態 フィラメント
ノズル径 0.4/0.6/0.8mm

【事例】 最適化解析を活かして大型・軽量のドローンを製作

剛性2倍&質量1/2を同時に実現

ドローンに求められる性能は、積載物・航続距離・滞空時間など用途によって大きく異なります。
1種類のドローンで全てのニーズに対応するのは困難――だからこそ、用途別に迅速なバリエーション設計が重要です。
SOLIZE PARTNERSでは、3DプリンティングとCAE解析を組み合わせたデジタル技術で、設計・試作・最適化をスピード対応が可能です。

軽量化されたフレーム、空力的に有利なフェアリング、積載物用カーゴスペースを備えたモデルを開発しました。実機テスト済みで、実用レベルのスペックを達成しています。

  • 設計×解析×製造」連携により 開発サイクルを高速化
  • 400mm×400mmサイズで、フレーム重量わずか189g

STEP

01

基本設計:レイアウト定義・境界条件定義

想定される使用環境や製品に求める性能を定義します。さらに既存品のベンチマークなどを通してターゲットモデルを想定します。これらの検討から、最適化解析で入力する複数ケースの入力条件・拘束条件・最適化における目標値を設定します。

STEP

02

設計領域定義

最適化解析の設計領域定義では、構造部材を最適に残す設計領域と、基盤やケーブルなどのレイアウトから構造部材が存在できない設計領域を定義します。この定義された設計領域を使用し、最適化解析を進めていきます。

STEP

03

トポロジー最適化の実行

はじめにトポロジー最適化解析を実行し、目標値を満たしつつ、軽量化や剛性向上などにつながる形状を導出します。解析は複数回実行され、徐々に最適な形状へと進化していきます。これにより製品の骨格が決定されます。

STEP

04

形状最適化の実行

つづいて形状最適化解析を実行し、製造要件を満たしつつ設定した目標値から、さらなる軽量化や剛性向上などを実現し、目的とする性能を限界まで高めます。

STEP

05

流体解析(CFD)による空力性能の確認

最適化解析だけでなく、出力された形状に対して流体解析も行います。流体解析では、形状による空力特性への影響や、飛行性能への影響などを確認します。

STEP

06

製品データ化

解析結果はそのままでは3Dプリンティングできません。3D CADを用いて設計要件を反映し、3Dプリント可能なデータに仕上げていきます。

STEP

07

3Dプリンティング

完成した3D CADデータを3Dプリンターに送信し、造形を開始します。

3Dプリンター内では、まずローラーが粉末を敷き、つづいて特殊な2種類のインクを噴射します。インク部分のみがフュージングランプの熱により溶けて固まり、造形されます。

造形完了後は、粉末の中から造形品を取り出し、造形品の周りに付着した余分な粉末をエアーで吹き飛ばします。

ブラスト処理を入念に行い、スプレーでの塗装を施し、完成です。

【事例】 次世代CAE技術を活用したドローンフライトシミュレータ

流体外乱をシミュレータ上でリアルタイム再現

ドローンの活用は保守点検、農業、防災など幅広い分野で進んでいます。しかし、従来のフライトシミュレータでは操縦者の操作習熟や制御確認は可能なものの、地面効果や壁付近の風などの流体外乱を再現することは困難でした。

SOLIZE PARTNERSは、CFD解析と制御モデルを融合した次世代シミュレータ技術を開発。事前解析データを活用し、地面効果や壁際での風の乱れをリアルタイムに再現することで、従来では不可能だった外乱再現を実現しました。

SOLIZE PARTNERSが開発したこの次世代ドローンシミュレータ技術により、

  • 操縦者の操作習熟
  • ロバストな制御開発
  • 安全性評価の高度化

が可能となりました。

大学・研究機関・ドローンベンチャーとの協業も進行中です。
より実機に近い挙動をシミュレータで再現することで、ドローン開発の革新を加速します。
 

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