金属積層造形技術研究用マシン | 研究開発者向け情報発信メディア TEGAKARI

事例No.PC-9133B2をご覧になったお客様より、金属積層造形技術における数値解析研究を目的としたPCをご相談いただきました。
離散要素法 (DEM) や数値流体力学 (CFD) の結合研究用途でワークステーションを検討されており、数値解析用途に適したマシン構成をご希望です。
具体的な条件は条件は以下の通りです。

・ストレージ：SSD NVMe対応品 1TB x2台とHDD 4TB x1台
・OS：Windows
・使用するソフトウェア：YADE、OpenFOAM、FLOW-3D、Thermo-Calc、MICRESS
・その他：一部ソフトは仮想環境上での利用を想定。

ご相談の内容を踏まえ、弊社からは下記の構成をご提案しました。

CPU	AMD Ryzen ThreadripperPRO 5975WX (3.60GHz 32コア)
メモリ	128GB
ストレージ1	1TB SSD M.2
ストレージ2	1TB SSD M.2
ストレージ3	4TB HDD S-ATA
ビデオ	NVIDIA T400 4GB MiniDisplayPort x3
ネットワーク	on board (1GbE x1 10GBase-T x1)
筐体+電源	タワー型筐体 + 1000W
OS	Microsoft Windows 11 Professional 64bit

事例No.PC-9133B2で採用しているRyzen Threadripper 3000シリーズは、上位ラインナップにあたるRyzen Threadripper Proに統合される形で終息しました。そのため、本事例ではThreadripper Pro 5000シリーズの32コアモデルを搭載した構成としています。

同価格帯ですと、サーバー向けCPUであるXeonの2CPU構成も選択肢になりますが、Threadripper Pro構成とすることでベースクロックが向上し、シングルコア性能も期待できます。

本事例の構成は、お客様から頂戴した条件を元に検討した内容です。
掲載内容とは異なる条件でご検討の場合でも、お気軽にご相談ください。

■キーワード

・金属積層造形とは
金属積層造形は、3Dプリンターを使用し金属粉末を溶かしながら積層することで三次元形状の金属部品を造形する技術。自由な形状の部品が短納期で製造できるため、試作開発に適している。また、材料の損失が少なくコストパフォーマンスに優れる。航空宇宙、医療、機械など幅広い分野で活用されており、量産にも適したシステムが構築が可能。デジタルデータから直接部品を造形できるため、従来の生産プロセスにAIやIoTを統合し易く、次世代の生産技術として注目されている。

・YADEとは
YADEはオープンソースのディスクリート要素法をベースとしたシミュレーションソフトウェア。粒子間の衝突や接触をシミュレートし、様々な現象を再現できる。高速なGrid法と精度の高い直接法の2種類の衝突判定アルゴリズムに対応している。また、OpenMPによる並列計算で大規模シミュレーションが可能。土木工学や地盤工学、材料工学分野を中心に、研究開発のためのシミュレーションツールとして活用されている。

参考：Welcome to Yade – Open Source Discrete Element Method ※外部サイトに飛びます

・OpenFOAMとは
OpenFOAMはオープンソースのCFDソフトウェア。有限体積法に基づき、非構造格子に対応している。広範な物理モデルと数値方法により、流体の流れから化学反応、熱伝達まで解析が可能。MPIとOpenMPに対応しており、ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) に適している。大学や研究機関を中心に研究開発や教育で幅広く利用されるソフトウェア。

参考：OpenFOAM ※外部サイトに飛びます

・FLOW-3Dとは
FLOW-3Dは商用のCFDソフトウェア。有限体積法を採用し、非構造メッシュに対応している。水理分野を中心とした解析が可能で、多相流や複雑な流体構造連成問題に対応。専用のメッシャーで直感的にメッシュを作成することができる。様々な物理モデルと高度な後処理機能を有し、結果を容易に可視化することができる。また、並列処理により大規模問題の解析が可能。一般的な流れから高度な問題まで幅広く対応するソルバーを提供している。

参考：FLOW-3D ※外部サイトに飛びます

・Thermo-Calcとは
Thermo-Calcは商用の相平衡計算ソフトウェア。鉄鋼材料を中心としたデータベースをもとに相平衡計算が可能。高温高圧条件下での計算にも対応している。相平衡のほか拡散や固相変態のシミュレーションが可能。Web機能とAPIにより他ソフトウェアとの連携にも対応している。結果は表形式及びグラフ形式で可視化することができることに加え、教材も提供しており、人材育成に利用されている。