３次元点群データと電磁熱流体解析を活用したアーク溶接のデジタルツインの構築

• 研究課題/領域番号: 24K17269
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分21010:電力工学関連
• 研究機関: 東京工業高等専門学校
• 研究代表者: 根本 雄介 東京工業高等専門学校, 電気工学科, 助教 (80982537)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2026年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2024年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: アーク放電 / プラズマ / ３次元点群データ / ３次元電磁熱流体シミュレーション / デジタルツイン

研究開始時の研究の概要

アーク溶接の熟練技能者はステンレス鋼の形状等に合わせトーチを手動操作して溶接を行う。熟練技能者と同等の操作をコンピュータ上のサイバー空間内のトーチで再現できるデジタルツインを実現できればアーク溶接の自動化や技術者養成に極めて有用である。しかし、固定点溶接の実験計測や数値解析の研究報告が数多くなされているが、現在のところ移動溶接トーチにおける研究報告はほとんどない。このため、構造物溶接のデジタルツインの構築には着手されていない。本研究では、３次元スキャナーを用いて構造物を３次元点群データで表し、この中を移動するトーチ付近の電磁熱流体解析を行うアーク溶接のデジタルツイン構築の可能性を探求する。