積層造形を支える数学

Dyndriteの創業者兼CEO、ハルシル・ゴエルと共に

2025年5月21日 | 読了時間：5分

『Additive Snack Podcast』の興味深いエピソードで、ホストのファビアン・アレフェルトが、Dyndriteの創業者兼CEOであるハーシル・ゴエルと対談。積層造形（AM）の発展における数学の重要な役割について語り合う。

数学と機械工学の深い知識を持つゴエルは、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）の世界へ至った予想外の道のりと、Dyndriteが純粋数学を活用して複雑な産業課題を解決する手法を語る。本エピソードでは、Dyndriteの使命、エンジニアの能力強化への影響、そしてAMの限界を押し広げる取り組みを明らかにする。

アウトサイダーから創業者へ：ハーシルのAM世界への旅

ゴエルは、学術的な厳密性と起業家精神というユニークな融合をAM産業にもたらす。彼の科学的背景は数学、特に微分幾何学と位相幾何学に根ざしており、彼はこれを「曲面上で微積分を行うこと」と表現する。機械工学分野では、流体力学、計算流体力学、連続体力学に専門性を持つ——本質的には「工学目的のために非常に難しい数学的問題を解くこと」である。

ゴエルのAM分野への参入は型破りだった。彼自身、2015年から2016年にかけてボーイングから既存のAMソフトウェアの欠点に関する課題を持ちかけられるまで、AMが何かを本当に理解していなかったと認めている。迅速に概念を構築し解決策を提示する能力が評価され、2017年にDyndriteを設立。初期顧客や従業員に近い環境を求めてワシントン州へ拠点を移した。

Dyndriteを設立する前、Goelはカリフォルニア大学バークレー校でMATLABとPythonを教えた。同大学では学士号、修士号、博士号を取得している。この教育経験はDyndriteのソフトウェア設計に大きく影響し、ユーザーにプログラミングをさりげなく教える仕組みとなっている。

Dyndriteの中核コンセプトと業界への影響

Dyndriteの主力製品は、顧客がAM（積層造形）において初期の機械使用段階から本格的な生産段階に至るまでのプロセスを導くソフトウェアである。Goelは顧客の旅路を成熟度の3段階に分類している：

ビルド準備：これは、機械稼働に向けた部品の幾何形状インポート、方向調整、ネスティング、ラベル付け、サポート生成、スライシングといった必須作業を含みます。最も「魅力的な」作業ではありませんが、基本的な要件です。Dyndriteはこれらのプロセスを大幅に自動化しており、顧客がプロセス全体を自動化したことでラベル付けだけで週2万ドルのコスト削減を実現した事例がそれを証明しています。
材料とプロセス開発： 最初の部品を製造した後 、顧客は特定の機械で特定の材料を用いて特定の部品を確実に作成することを目指します。Dyndriteの独自の貢献は、部品品質と機械の生産性を向上させるために「いつ、どこで、何をすべきか」を機械に指示する戦略を開発することです。例として、重要領域には「スキンパラメータ」（例：30-60ミクロン）を、コア部分には「生産性パラメータ」（例：90-120ミクロン）を適用することで、造形時間を最大2倍短縮する可能性が挙げられる。推進システム分野の顧客企業では、シミュレーション経験が全くない状態から、Dyndriteのツールと基礎的な数学的アプローチを活用することで、従来不可能と考えられていたインコネル部品のプリントをわずか1.5週間で実現しました。
資格認定とトレーサビリティ：部品が製造された後、再現性の確保、資格認定、校正、トレーサビリティは生産準備において極めて重要となる。Dyndriteは資格認定プロセスの簡素化を目指し、企業がコンプライアンスを維持しながらソフトウェア間の切り替えを容易にする。

Dyndriteソフトウェアの重要な革新点は「ターボモード」であり、ユーザーがグラフィカルユーザーインターフェース（GUI）を操作する際に、バックグラウンドでPythonコードを表示する。この設計選択はGoelの言語学習アプローチに由来し、慣れ親しんだGUIと新たなプログラミング言語を並列提示することで、機械技術者にとってコーディングの神秘性を解き明かし、実践のコード化を促すものである。この手法により、CADのカラーメタデータに基づくラベルやサポートの自動生成など、高度な自動化が可能となる。

業界動向と将来予測

ゴエルは、AM産業が著しく成熟しつつあり、より高度な専門家が複雑な要求を提示することでイノベーションを推進していると指摘する。機械の規模と生産量は5年から10年ごとに倍増を続けており、工具経路生成のためのより堅牢なデータ処理能力が必要とされている。

技術的進歩に関して、ゴエルはGPUの重要な役割を強調している。AIへの過剰な期待を認めつつも、ビットコイン、ビデオゲーム、VRといったトレンドがAM（アディティブ・マニュファクチャリング）に与える最も大きな影響は、GPU開発への投資増加だと彼は考えている。これにより計算幾何学アルゴリズムが劇的に加速し、大型化する機械向けに高速かつ複雑な工具経路生成が可能となった。GPUの速度は千倍に向上し、高度な計算処理がより手頃な価格で利用可能になった。

資格認定の観点から、Goelは既存の枠組みにおける抜け穴を指摘している。ハッチ距離、間隔、レーザー出力、速度といった従来の主要性能変数（KPV）を、新たな無次元数値（比率）のセットに変換することで、企業はより柔軟性を得ることができる。例えば、60ミクロンの層高で部品を認定する代わりに、体積エネルギー密度で認定すれば、再認定を必要とせずに、レーザー出力を比例的に調整することで層高（例：120ミクロンまたは30ミクロン）を変更できる。

この手法により、単一部品への複数パラメータの適用が劇的に加速され、より高速な印刷が可能となります。

ハルシル・ゴエルの洞察は、積層造形技術の進展において数学と戦略的ソフトウェアが持つ変革的な力を浮き彫りにしている。彼の効率化された認証プロセスと生産性向上のビジョンは、積層造形技術が産業応用においてその潜在能力を最大限に発揮する道を開くものである。

つながって、もっと学びましょう

Harshil Goelの活動とDyndriteに関するさらなる情報は、以下のリソースでご覧いただけます：