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JP-2026077510-A - 材料検索・プロセス推薦装置、材料検索・プロセス推薦方法、および、プログラム

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Abstract

【課題】成形条件を考慮した材料を選択可能とし、その材料の成形条件を把握することを可能とする。 【解決手段】材料検索・プロセス推薦装置１は、評価基準となる基準材のプロセス依存物性値から、評価するプロセス依存物性を決定するプロセス決定部１０１と、プロセス依存物性データベース１１５に基づき、プロセス決定部１０１が決定したプロセス依存物性の条件を満たす代替候補材およびプロセス条件を導出する導出部１０２と、代替候補材の材料名、プロセス依存物性の項目、数値、プロセス条件のリストを出力する出力部１０３と、を有する。 【選択図】図４

Inventors

  • 野島 千恵美
  • 中土 裕樹
  • 島田 遼太郎
  • 森田 秀和

Assignees

  • 株式会社日立製作所

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (8)

  1. 評価基準となる基準材のプロセス依存物性値から、評価するプロセス依存物性を決定するプロセス決定部と、 プロセス依存物性データベースに基づき、前記プロセス決定部が決定したプロセス依存物性の条件を満たす代替候補材およびプロセス条件を導出する導出部と、 前記代替候補材の材料名、プロセス依存物性の項目、数値、プロセス条件のリストを出力する出力部と、 を有することを特徴とする材料検索・プロセス推薦装置。
  2. 前記代替候補材のプロセス依存物性の条件が前記プロセス依存物性データベースに格納されていない場合、前記代替候補材のプロセス依存物性のモデル式を予測する予測部を更に備え、 前記導出部は、前記モデル式に基づき、前記基準材のプロセス依存物性の条件を満たす代替候補材およびプロセス条件を導出する、 ことを特徴とする請求項１記載の材料検索・プロセス推薦装置。
  3. 前記基準材を登録済みの機械物性データベースから選定する選定部と、 前記選定部が選定した前記基準材の機械物性の情報から、評価する機械物性の項目、数値を決定する機械物性決定部とを備え、 前記導出部は、更に前記基準材の機械物性の条件を満たす代替候補材を導出する、 ことを特徴とする請求項１に記載の材料検索・プロセス推薦装置。
  4. 前記プロセス依存物性は、温度により変動する物性を含む、 ことを特徴とする請求項１に記載の材料検索・プロセス推薦装置。
  5. 前記プロセス依存物性は、圧力により変動する物性を含む、 ことを特徴とする請求項１に記載の材料検索・プロセス推薦装置。
  6. 前記導出部は、前記代替候補材の別ロットデータがある場合、別ロットデータでのプロセス条件を範囲またはσ値として出力する ことを特徴とする請求項１に記載の材料検索・プロセス推薦装置。
  7. プロセス決定部が、評価基準となる基準材のプロセス依存物性値から、評価するプロセス依存物性を決定するステップと、 導出部が、プロセス依存物性データベースに基づき、前記プロセス決定部が決定したプロセス依存物性の条件を満たす代替候補材およびプロセス条件を導出するステップと、 出力部が、前記代替候補材の材料名、プロセス依存物性の項目、数値、プロセス条件のリストを出力するステップと、 を有することを特徴とする材料検索・プロセス推薦方法。
  8. コンピュータに、 評価基準となる基準材のプロセス依存物性値から、評価するプロセス依存物性を決定する手順、 プロセス依存物性データベースに基づき、決定したプロセス依存物性の条件を満たす代替候補材およびプロセス条件を導出する手順、 前記代替候補材の材料名、プロセス依存物性の項目、数値、プロセス条件のリストを出力する手順、 を実行させるためのプログラム。

Description

本発明は、材料探索とその結果に基づいた材料のプロセス条件の設計方法およびプログラムに関する。 近年、多種多様な工業材料が様々な技術分野で用いられている。工業材料は、種々の規格（例えば、ＪＩＳ、ＡＳＴＭ）に従って分類・試験されるが、個々の製品の特性は、種々の要因（組成、製造プロセス、製造条件（例えば、温度・時間）など）で多様化する。したがって、要求される特性に最も適合する材料を選択または開発することは容易ではない。また、工業的には、特性だけでなく、コストや供給安定性、製品寿命なども、材料選択のポイントとなり得る。 これまで、材料の選択や開発は、主に経験に基づいて行われていたが、近年、コンピュータを利用する材料探索技術の開発が進められている。 機械・構造部品に用いられる材料の代表的な力学特性（機械特性ともいう。）は、例えば、規格に準拠した引張試験によって得られる応力－ひずみ曲線に基づいて得られる。応力－ひずみ曲線は、材料の組成および製造プロセス、製造条件、試験条件などによって異なる形状を示す。応力－ひずみ曲線から、弾性率（ヤング率）、降伏点、引張強さ、耐力および伸びなどの力学特性が得られる。 本技術分野の背景技術として、特許文献１と特許文献２がある。特許文献１には、「ＳＳカーブの形状を特徴付ける少なくとも１つの形状パラメータを含む特徴量に基づいて最適材料の選定を支援することが可能となる類似材料検索システム」と記載されている。また、特許文献２には「溶融特性が基準と近似するように成形条件を変換する処理を行う、射出成型機および最適化方法」が記載されている。 特開２０２０－１９０８６３号公報特開２０２３－１５４１７１号公報 材料検索・プロセス推薦装置の全体構成図である。機械物性データベースを示す図である。プロセス依存特性データベースを示す図である。材料検索・プロセス推薦装置の論理構成図である。プロセス依存特性と機械物性で示された空間内の検索条件範囲を示す図である。プロセスの変化に対するプロセス依存特性の変化を示す図である。プロセス依存特性が変化した後の検索条件範囲を示す図である。材料検索処理とプロセス条件の算出処理のフローチャートである。プロセス依存特性一致条件の算出処理のフローチャートである。材料にロットがある場合の材料検索処理とプロセス条件の算出処理のフローチャートである。プロセス依存特性一致条件の算出処理のフローチャートである。各ロットの温度と流動特性のデータを示すグラフである。機械物性検索画面を示す図である。類似材候補リスト画面を示す図である。プロセス条件入力画面を示す図である。候補材・推奨条件表示画面を示す図である。 以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。また、特に限定しない限り、各構成要素は、単数でも複数でも構わない。 また、図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。 また、同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。 また、実施形態において、プログラムを実行して行う処理について説明する場合がある。ここで、計算機は、プロセッサ、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）によりプログラムを実行し、例えばメモリリソースなどの記憶資源や、通信ポート等のインターフェースデバイスを用いながら、プログラムで定められた処理を行う。そのため、プログラムを実行して行う処理の主体を、プロセッサとしてもよい。 同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部（処理部）であれば良く、特定の処理を行う専用回路を含んでいてもよい。ここで、専用回路とは、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等である。 また、プログラムは、プログラムソースから計算機にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、実施例において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。 以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。 本実施形態に係る材料検索・プロセス推薦装置は、所望の特性を有する再生材料と適切なプロセス条件を推薦する。なお、材料検索・プロセス推薦装置は、様々な種類の材料を検索可能であるが、本実施形態では、射出成形に用いられる材料、例えば、樹脂材やプラスチック材などの再生材、バイオプラスチックとして説明を行う。 材料検索・プロセス推薦装置は、例えば、製造メーカが現在使用している材料から他の材料、例えば再生材に変更を試みる場合など、対象製品の製造に使用できる好適な再生材料の選定と、適切なプロセス条件を探索する際に利用される。 具体的には、材料検索・プロセス推薦装置は、例えば製品の製造に使用している現行の材料や使用を想定している材料を基準の材料として入力を受け付ける。以下、これら現行の材料や基準の材料を、以下にて「基準材」という場合がある。また、検索ユーザが重視する物性の値に基づき候補材を絞り込んだ後、重視するが基準材に近い順に候補材の順位を決定し、検索結果として出力する。 また、材料検索・プロセス推薦装置は、材料検索の結果で得られた順位に基づいて候補材を逐次設定する。そして、材料検索・プロセス推薦装置は、入力した基準材の成形条件での成形品質、例えば、流動特性や収縮特性などに近似する候補材の成形条件を物理モデルや機械学習などによって導出した回帰モデルに基づいて、候補材料と適切な成形条件の結果を決定する。 このような材料検索・プロセス推薦装置によれば、現行製品等の使用材料と物性が近い候補材料と適切な成形条件の組み合わせを製造メーカ等に提示することができる。 図１は、材料検索・プロセス推薦装置１の全体構成図である。 材料検索・プロセス推薦装置１は、記憶部１１に格納されたプログラムや各種の情報をプロセッサ１５が読み込むことにより、様々な処理を実行するプロセッサシステムである。具体的には、材料検索・プロセス推薦装置１は、基準材に類似する候補材を検索し、候補材が基準材の成形状態と近似するプロセス条件を求める材料検索・プロセス推薦プログラム１１２を実行する。なお、当該処理の詳細については後述する。 材料検索・プロセス推薦装置１は、例えば、サーバ計算機またはクラウドサーバ、パーソナルコンピュータであり、少なくともこれらの計算機を１つ以上含むシステムである。材料検索・プロセス推薦装置１は、プロセッサ１５と、記憶部１１と、通信部１２，１３と、入出力部１４と、を有している。 プロセッサ１５は、記憶部１１に格納されているプログラムを読み込んで、当該プログラムに対応する処理を実行する演算装置である。なお、プロセッサ１５は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、あるいはその他の演算できる半導体デバイス等が一例として挙げられる。 記憶部１１は、各種の情報を記憶する記憶装置である。具体的には、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性または揮発性の記憶媒体である。記憶部１１は、例えばフラッシュメモリ、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）などの書き換え可能な記憶媒体や、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリカードおよびハードディスクであってもよい。 通信部１２，１３は、外部装置との間で情報通信を行う通信装置である。通信部１２，１３は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなど所定の通信ネットワークを介して外部装置との間で情報通信を行う。なお、以下で特に言及しない場合、材料検索・プロセス推薦装置１と外部装置との情報通信は、通信部１２，１３を介して実行されているものとする。 入力部１６は、ユーザであるオペレータの指示を材料検索・プロセス推薦装置１に入力する。入力部１６には、例えばキーボード、タッチパネル、マウスなどのポインティングデバイスや、マイクロフォンのような音声入力装置などがある。 出力部１７は、材料検索・プロセス推薦装置１で生成した情報等を出力する。出力部１７には、例えばディスプレイ、プリンタ、音声合成装置などがある。なお、以下で特に言及しない場合は、材料検索・プロセス推薦装置１に対するユーザの操作は、入力部１６を介して実行されているものとする。 また、材料検索・プロセス推薦装置１の各構成、機能、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、材料検索・プロセス推薦装置１は、各機能の一部または全部を、ソフトウェアにより実現することもできるし、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現することもできる。また、材料検索・プロセス推薦装置１は、固定的な回路を有するハードウェアを用いてもよいし、少なくとも一部の回路を変更可能なハードウェアを用いてもよい。 また、材料検索・プロセス推薦装置１は、各プログラムにより実現される機能や処理の一部または全部をユーザであるオペレータが実施することで、システムを実現することもできる。 なお、材料検索・プロセス推薦装置１で実行されるプログラムは、当該装置が読み込み可能な不揮発ストレージ媒体に格納されてもよい。不揮発ストレージ媒体に格納されたプログラムは、直接、材料検索・プロセス推薦装置１が読み込んでもよい。これに限られず、プログラム配信用のプロセッサシステムが当該媒体からプログラムを読み込み、その後、プログラム配信用のプロセッサシステムから材料検索・プロセス推薦装置１に、このプログラムを配信してもよい。なお、不揮発ストレージ媒体の例は、記憶部１１として説明した不揮発メモリなどが挙げられるが、それ以外の光ディスク媒体でもよい。 材料検索・プロセス推薦装置１は、例えば通信ケーブルや所定の通信ネットワーク（例えば、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）あるいはＷＡＮ（Wide Area Network）など）により外部装置と相互通信可能に接続されている。 外部装置は、材料検索・プロセス推薦装置１に対して検索要求を行ったり、検索とプロセス設計によって導出された候補材と推奨プロセス条件の結果を表示する装置である。この場合、外部装置は、例えば製造メーカなど、本システムが提供する検索サービスを利用