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ケーススタディ

古野電気、材料特性シミュレーションを活用して高性能アンテナのイノベーションを推進

「シミュレーションを設計ワークフローに統合することで、製品開発プロセス全体が強化されました。設計サイクル期間を短縮できただけでなく、製造上のばらつきへの対応や、設計要件を満たすための妥当性確認も行えるようになりました。Granta MDSのおかげで、適切な材料特性の選択と適用が迅速に実施できるようになり、高性能アンテナ設計のためのより高度で信頼性の高い開発ワークフローが実現しました。」

—肥野 明大氏
古野電気株式会社 技術研究所 第2研究部 レーダー研究室室長

古野電気は、船舶用レーダーにおける世界的なリーディングカンパニーです。アンテナ性能は、安全性と製品競争力の両面で極めて重要です。性能要件がますます厳格になる中、同社はアンテナの設計と妥当性確認のプロセスの高度化を進めてきました。従来は、開発は実機試験に大きく依存していましたが、設計がより複雑になるにつれて、実機試験のみのアプローチでは不十分になりました。そうした課題を克服するために、古野電気はAnsys, part of Synopsysのソリューションを活用し、電磁界シミュレーションと正確な材料データを統合するシミュレーション主導のワークフローを導入しました。このシミュレーション主導のアプローチにより、妥当性確認が改善され、不確実性が軽減されたことで、高性能船舶用レーダーアンテナの開発を迅速に行えるようになりました。

課題

高い性能を実現するには、実機試験とデジタルシミュレーションの両方が必要です。実際の挙動を反映した正確なシミュレーションにより、エンジニアは設計パラメータが性能にどのように影響するかを理解し、効率的に最適化を実施し、競争力を強化しながら開発時間を短縮することができます。主要な課題は、レーダーでの探知に不可欠な導波路の設計です。高性能アンテナは、高利得と低サイドローブが製品全体の性能と品質に大きく影響するため、高精度のモデルと信頼できる材料データが不可欠です。

エンジニアリングソリューション 

  • Ansys HFSSを使用した導波路の反射特性の正確なシミュレーション
  • Granta MDSを用いて、シミュレーションモデル内の導波路および電波吸収体に適切な材料特性を適用
  • 製造上のばらつきを考慮した設計マージンの妥当性確認
  • 設計要件への準拠を確実にするための設計レビュー
reflection characteristic of s11

S11の反射特性：Granta MDSの材料特性を使用したシミュレーション結果（青）は、AEDTの材料データを使用した結果（赤）と比較して、設計マージン（緑）を削減し、設計要件（灰色）を満たしている。

ベネフィット

正確な材料特性により、古野電気のエンジニアは、試験結果との照合により検証が可能な、信頼性の高いシミュレーションモデルを構築できるようになりました。 これにより、設計の妥当性確認、製造上のばらつきの評価、設計要件に対する設計のレビューをシミュレーションで実施できるようになりました。Granta MDSを使用することで、手動での材料特性のマッチングが不要になり、ワークフローが効率化され、エンジニアは実験結果そのものではなく、シミュレーションにおける材料の影響の検討に集中できるようになりました。その結果、チームは重要なモデリング要素をより容易に特定し、有用な知見を得るとともに設計能力を向上させ、最終的には、製品開発時間の短縮まで実現しました。