風洞実験用モデルの配管設計・製作に協力し、
風洞実験までのリードタイム1/4、コスト1/3を実現

前田建設工業株式会社 ICI総合センター再生可能エネルギー・風環境グループについて

前田建設工業株式会社は、1919年に山岳土木から始まり100年の歳月を経て、日本一の高層マンション、東洋一のダム、世界一の海底トンネルなどの建築や都市土木へと事業を拡大し、人々の暮らしとライフラインを支えています。

同社のICI総合センターは、次の100年へ向けた成長の礎となる先進技術の研究・開発を担い、オープンイノベーションの思想のもと、多様なパートナーとの協創により革新的技術や新ビジネスの実現を目指す場として2018年に開設されました。

ICI総合センター内には、全長44.4m、幅3m×2mの建設業界最大クラスの「風環境実験施設」があります。この施設では、外装材風荷重、構造体風荷重、ビル風、風揺れ、換気・通風、風鳴り音等、中高層建物や大型建築物などに係わるさまざまな風工学的な問題を風洞実験や流体数値シミュレーション等により予測、評価しています。

浅草寺の風洞実験用モデルの製作実績があり、設計もできるSOLIZEのサービスを活用

課題

• 風洞実験用モデルを製作ができる外注先が少ない
• 時期により納入までに半年から１年以上待つうえ、コストが高い
• 風洞実験用モデル内に配管を設計する方法がわからない
• 測定用チューブ接合部で気密性を確保する方法がわからない
• 自社の3Dプリンターでは複雑な形状や細かい形状の再現ができない

依頼

下記要件を満たす風洞実験用モデルの配管設計と3Dデータ作成および3Dプリンターでの製作までをお願いしたい。

1. 外寸70×70×386mmの風洞実験用モデル3種類に、内径0.8～1.0mmの測定点を250〜300点ほど配置する
2. 内部の導圧管の⻑さを揃える
3. 風洞実験用モデルの下部にチューブにつなぐための金属管を取り付ける

リードタイム1/4、コスト1/3を実現する3Dプリンターの活用とその設計手法

仕様を明確にし、実現可能性を検証して手法を開発

狭いスペースの中に希望する本数の配管を入れられるかを検証する専用ソフトはなく、等長配管をどのように配置するか設計手法の検討と開発から始めました。

下部の配管は長さを稼ぐ必要があるため、上部の長い部分を中心に、下部は中心にある配管の周りに巻き付けるアイデアで解決しました。測定点を250～300点ほど配置するため、一見複雑に見える箇所を性能に影響がない1/4形状で検討することでモデリング工数を削減し、リードタイム短縮につなげました。また、定義されたスペースの中で配置できる配管数の上限が明確にできるよう論理立てたモデリング手法を確立しました。

3Dプリンターの活用により、リードタイム1/4、コスト1/3を実現

従来の製作方法は手作業で、アクリル板を張り合わせた形状にチューブを直接つないでおり、製作に多大なコストと時間を要していました。

3Dプリンターを活用することで、従来半年から１年かかっていたリードタイムは1/4になり、コストは1/3に削減することができました。また、3Dプリンターの活用により、外形や計測点の設置位置について、自由度の高い設計が可能になりました。