【要約】AI が設計して、AI が強度検証する — Kiro × FreeCAD FEM でロボットアームCAE構造解析 [Zenn_Python] | Summary by TechDistill
> Source: Zenn_Python
Execute Primary Source
// Problem
以下の技術的課題が発生した。
- ・FreeCAD FEMのPython APIがバージョン間で頻繁に変更される。
- ・ヘッドレス環境において、荷重方向（ConstraintForce）の指定が困難。
- ・FreeCADのメッシュ形式（.unv）とCalculiX（.inp）の間で、ノード順序の規約が異なり、ヤコビアン行列式が非正となるエラーが発生する。
// Approach
FreeCADの統合機能に頼らず、以下の手順でワークフローを構築した。
1.FreeCADでSTEPモデルを読み込み、単一ソリッドへ結合。
2.Gmshをコマンドラインから直接呼び出し、CalculiX互換の .inp 形式でメッシュを生成。
例: gmsh upper_arm.brep -3 -clmax 12 -clmin 3 -order 1 -format inp -o mesh.inp
3.Pythonを用いて、生成された .inp に材料特性、境界条件、荷重を追記。
4.ソルバー
ccx を直接実行し、解析結果を取得。// Result
解析を完走し、以下の定量結果を得た。
- ・最大フォン・ミーゼス応力: 0.13 MPa（安全率 2,144）。
- ・最大変位: 5.76 μm。
- ・AIによる「設計→編集→解析」の一気通貫した自動化パイプラインの実現。
Senior Engineer Insight
>
設計初期の「当たり」をつけるプロトタイピングとして、極めて強力な手法だ。FreeCADの不安定なAPIを避け、Gmshを直接制御して .inp を生成する判断は、現場レベルの極めて合理的な回避策である。ただし、本件のモデルは「無垢（ソリッド）」であり、実用的な「薄肉構造」への適用には、断面積の変化に伴うパラメータ調整が不可欠だ。実運用では、AIが生成した解析条件の妥当性を検証するプロセスを、ワークフロー内に組み込む必要がある。