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 DMG森精機は2021年2月から、工作機械のテストカット(テスト加工)をシミュレーションで代替するサービス「デジタルツインテストカット」を始めている(図1)。切削抵抗や振動の影響も考慮しながら、切削加工の品質を実機なしで検証可能だ。同社の5軸加工機や複合加工機の購入を検討する顧客は、導入機械の選定時間を短縮できる。サービス提供にあたり、同社は専任組織である「デジタルツイン加工技術グループ」を立ち上げた。

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図1 デジタルツインテストカット
図1 デジタルツインテストカット
実機のテストカット(上)をシミュレーション技術で代替した(下)。(出所:DMG森精機)
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 従来のテストカットは、実際のワークを実機で加工し、必要な工具を見極めたり加工精度や生産性を検証したりして、顧客が要求する加工が可能かどうかを確かめる。同社によると、世界で実施しているテストカットは年間約6000件。実機を使うため、これまでは工作機械の空き状況や材料の手配状況などで、対応に時間が掛かる場合があった。

テストカットを仮想実行

 デジタルツインテストカットであれば、顧客から預かったワークの3Dモデルを用いて、仮想的に検討を済ませられる。実際の加工よりも短時間で検討ができるので、回答までの時間も短くなる。同社にとっては、工具や材料、クーラントの節約につながる。一部のテストカットをデジタルに置き換え、最後に実機で加工する方法も可能になる。

 加工内容によって差はあるが、ワーク1個当たりの実際の加工時間が10分であれば、デジタルツインテストカットの回答は2営業日で顧客に届く。同1時間であれば3営業日、同10時間以上であれば5営業日が目安だ。

 同社は技術の詳細を明かにしていないが、「有限要素法による切削シミュレーションに近い技術」(同社執行役員要素技術開発担当の入野成弘氏)という。Windows環境で動作する専用のシミュレーションソフトウエアを独自に開発した。

 工具の回転も仮想的に再現しており、その回転数によって加工結果が変わる様子も確認できる。「実際の切削加工と比較して、誤差は±数%ほどだ」(同社)*1

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工具の摩耗や加工時の熱変形といった条件は、いまのところ考慮していないという。