東レ株式会社
東レ株式会社（本社：東京都中央区、代表取締役社長：日覺 昭廣、以下「東レ」）は、このたび、米国シカゴ大学de Pablo教授の研究グループ（以下、「シカゴ大学」）と共同で、ポリマーの成型加工プロセスにおいて重要な物性である粘弾性
※1をポリマーの化学構造から高精度に予測できるマルチスケールシミュレーション技術
※2を開発しました。本計算技術により、廃棄物の使用で大きく変動するポリマーの粘弾性を研究段階から予測できるようになり、リサイクルまで想定した製品開発までのスピードアップが期待されます。今後、本技術を当社DXに活用することで、ポリマーリサイクルの研究・技術開発を加速してまいります。
ポリマーの粘弾性は、原料を繊維やフィルムなどに成形加工する際、サイズや性能を精密制御する上で欠かせない物性です。その一方、ポリマーをリサイクルすると、廃棄物の量や状態で原料の粘弾性が大きく変化するため、成形加工プロセスを頻繁に調整する必要があり、歩留まりが低下する課題がありました。
そこで今回、東レはシカゴ大学と共同で、東レが長年培ってきた分子設計の計算技術
※3とシカゴ大学が開発した粗視化計算技術
※4を融合し、実験なしに研究段階でポリマーの化学構造から粘弾性を高精度に予測できるマルチスケールシミュレーション技術を開発しました。ポリスチレンとナイロン６で本計算技術の原理検証を行ったところ、実験から得られた粘弾性データを良好に再現できました。本計算技術により、例えば、廃棄物の種類・量・状態に対して、粘弾性を軸とした成形加工プロセス最適化を行えるようになり、歩留まりを向上させることが可能になります。
今後、本計算技術を東レの強みである量子化学計算
※5、マテリアルズインフォマティクス
※6、CAE
※7と融合し、基幹ポリマーに展開し、原料から製品、さらに製品廃棄物から原料までを全てデータで紐づけた、一気通貫型のデジタル製品設計体制を構築することで、めまぐるしく変化するリサイクル市場および顧客ニーズへの迅速な対応をさらに推進してまいります。
東レは、計算要素技術を深化させ、研究・技術開発におけるDXを推進することで、企業理念である「わたしたちは新しい価値の創造を通じて社会に貢献します」の具現化に取り組んでまいります。
なお、本計算技術の予測精度と汎用性については、国際学会誌MacromoleculesとJournal of Polymer Science Bで発表しています。
シカゴ大学と共同開発したマルチスケールシミュレーション技術の概要
ポリマーリサイクル促進に向けた東レの一気通貫型デジタル製品設計体制
＜語句説明＞
| ※1 |
粘弾性：
液体のような粘性と固体のような弾性を両方持った性質。 |
| ※2 |
マルチスケールシミュレーション技術：
異なる時空間スケールを対象にしたシミュレーション技術を、計算パラメータを介してつなぎ合わせる技術。 |
| ※3 |
分子設計の計算技術：
原子・分子の動きや構造を物理法則に基づき数値計算で求める方法。 |
| ※4 |
粗視化計算技術：
分子を構成する原子をグループ化して、計算負荷を軽減する方法。 |
| ※5 |
量子化学計算：
原子や分子の構造や性質を電子状態から解析する手法。 |
| ※6 |
マテリアルズインフォマティクス：
統計分析やAIを活用したインフォマティクス（情報科学）の手法により、材料開発を高効率化する取り組みのこと。 |
| ※7 |
CAE：
Computer Aided Engineeringの略称。工業製品の設計・開発工程においてその作業を支援するコンピュータシステム、あるいはそのツールのこと。 |
以 上
