分散設計・製造環境対応のコンカレント試作マシンの開発に関する研究

Research Project

Project/Area Number	08750128
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	機械工作・生産工学
Research Institution	Kyushu Institute of Technology
Principal Investigator	楢原弘之九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (80208082)
Project Period (FY)	1996
Project Status	Completed (Fiscal Year 1996)
Budget Amount *help	¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 1996: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords	ラピッドプロトタイピング / 光造形法 / コンカレントエンジニアリング / 分散設計 / 積層造形法 / 試作
Research Abstract	通信ネットワーク環境の整備等で設計部門でのコンカレント化が実現されてきている。これに対応して試作部門では、複雑部品や金型を短時間に製造するために多軸工作機械や高速3次元積層装置等の加工機械を導入している。しかし高価な多機能工作機械を導入しただけでは、逐次加工の試作部門が全体のコンカレント作業のボトルネックとなる。多機能工作機械の部品加工処理をコンカレント化し、加工要求の頻発に常に対応可能なシステムとなるよう構成する必要がある。本研究の目的は、高速3次元積層装置のコンカレント化を実現することにある。高速3次元積層装置は、立体部品を薄い層の積み重ねとして定義し、紫外線レーザ光の走査により感光性樹脂を硬化・積層し造形する装置である。各層は独立した単純な成形プロセスとして考えることができる。このため、模型Aの成形途中のi層で、お互いに干渉しない適切な配置を与えることで別の模型Bの形状を割り込ませ、造形を開始することができ、次々と来る造形要求に応じて造形が可能なコンカレント対応のシステムが実現できる。本研究では、まず部品の製造手順の違いによる効果を、逐次造形、一斉造形、コンカレント造形について、数値シミュレーションにより試算した。この結果、コンカレント造形は、逐次造形よりも短時間に造形が完了し、また一斉造形と同程度の時間しか要しないことがわかった。次に、コンカレント処理の可能な光造形装置のソフトウェア及びハードウェアを構成し、試作した装置によりコンカレント化の効果の検証を行った。5個の部品で構成される模型の造形実験で、逐次造形よりも約半分の時間で造形作業が完了する結果が得られた。逐次造形では、各部品製造に要する前・後作業が、コンカレント造形では一度で済むことが効果の理由として判った。コンカレント処理を可能とした積層造形装置により、コンカレント試作マシンの有効性が示された。