トポロジー最適化入門

人が直感的には思いつかない「最適なかたち」を、コンピュータによって自動的に導き出すトポロジー最適化の実践方法をわかりやすく解説。

トポロジー最適化は、人が直感的には思いつかない「最適なかたち」を，コンピュータによって自動的に導き出すための強力な手法です。近年、さまざまな分野へと応用が広がっています。また、3Dプリンタの発展により、従来では成形困難であった複雑な形状を実際に製造できるようになったことから、トポロジー最適化はDfAM（Design for Additive Manufacturing）の中核技術としても注目を集めています。
しかし、トポロジー最適化は、数理最適化理論と物理場の数値シミュレーションを基盤とし、高い自由度のもとで斬新な設計解を生み出す手法であるため、必要な知識の幅が広く、初学者にとっては全体像をつかみにくいという課題があります。本書では、トポロジー最適化の習得に必要となる基礎理論を厳選し、できるだけ寄り道をせずに理解できる構成を心がけました。
また、理論の解説にとどまらず、Pythonを用いてトポロジー最適化をゼロから実装するためのチュートリアルにもなっています。1次元の簡単な問題から出発し、最終的には代表的なベンチマーク問題を自らの手で解けるようになるまでをまとめています。