加藤軽金属工業株式会社（取締役社長：加藤大輝）と株式会社FAI（代表取締役：海老原寛）は、アルミ押出成形の型材設計における課題を解決するため、トポロジー最適化技術を活用した新たな型材形状の最適化システムの開発に着手しました。

本システムは、設計要件と形材の設計領域を入力することで、横方向の荷重に対する耐性を解析し、最適な押出形材の断面形状を導出するものです。これにより、設計の試行錯誤を大幅に削減し、設計精度の向上、コスト削減、製品品質の向上を目指します。

トポロジー最適化とは？

最適な「かたち（材料配置）」を力学の原理と数値シミュレーションで出す技術です。

・設計領域や果汁・拘束条件を設計要件として与える
・構造の「剛性」や「強度」、「エネルギー効率」などの性能を最大化
・経験則によらない、革新的な構造が得られる可能性



トポロジーの概念図

プロジェクト背景と目的

従来の金型設計では、以下のような課題がありました。

・試作やシミュレーションの繰り返しによる時間の浪費
・設計ミスや材料の無駄によるコスト増
・横荷重に対する強度不足の懸念
・市場ニーズに迅速に対応できない設計プロセス

このような問題を解決するため、本システムでは、トポロジー最適化技術を活用し、材料の配置を最適化することで、必要な部分に強度を集中させながら、不要な部分を削減することを可能にします。

技術概要

① トポロジー最適化技術
材料の配置を最適化し、型材の軽量化と強度の向上を実現。無駄な材料を削減しつつ、必要な部分に適切な強度を確保します。

② 断面2次モーメントによる評価
断面形状のデータを基に、横方向の荷重に対する耐性を計算し、曲げに強い最適な形状を導出。

③ 設計プロセスの短縮とコスト削減
試作回数の削減により、設計期間を大幅に短縮し、コストの削減を実現します。

本システムは、押出成形においてZ方向に一様な形状を前提とし、型材の断面における最適な形状を解析するものです。

パートナー企業募集

本技術は 現在試験段階にあり、実用化に向けたさらなる検証が必要 です。
「早い段階でこの技術を試したい」「自社の金型設計に活用できるか見てみたい」とお考えの企業様、ぜひご協力ください！
開発初期から実際にご活用いただくことで、より現場に即した実用的なシステムへと進化させていきたいと考えています。

ご関心のある企業様は、ぜひお問い合わせください。

開発体制と今後の展開

現在、本システムは試作段階にあり、初期の設計検証およびシミュレーションを進めています。今後の展開は以下の通りです。

１．設計検証とシミュレーションの高度化
→より現実的な荷重条件を考慮し、解析精度を向上。
２．パイロット試験の実施
→実際の製造現場での検証を行い、システムの有効性を確認。
３．実証実験とフィードバックの反映
→現場の意見を取り入れ、より実用的なシステムへと改良を加えていきます。

最終的には、アルミ押出成形市場における新たな標準技術として、設計の効率化とコスト削減に貢献することを目指します。

会社概要／加藤軽金属工業株式会社

所在地：〒497-8533　愛知県海部郡蟹江町西之森三丁目47番地

代表者：取締役社長：加藤大輝

HP：https://katokei.co.jp/
「愛知を代表する企業100選」：https://madeinlocal.jp/category/companies/aichi053

事業内容： アルミニウムの押出し、形材製造から加工、配送、組立

【お問い合わせ先】
本プロジェクトに関する詳細情報やご質問につきましては、下記担当までお問い合わせください。

加藤軽金属工業株式会社　加藤大輝
お問合せ：https://katokei.co.jp/contact