In-situ measurement and modeling of pre-gelation deformation for high-precision manufacturing of composite structures
| Project/Area Number |
20H02345
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
水口 周 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70512359)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北本 和也 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (80869834)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
|
|---|
| Keywords | 複合材料 / 成形 / 積層 / 硬化 / モニタリング |
|---|
| Outline of Research at the Start |
著しく高い複合材構造の製造コストを低減し、次世代航空宇宙構造への複合材適用を実現するために不可欠である高精度成形技術の構築を目指す。未だに十分には理解の進んでいない、樹脂固化（ゲル化）前の内部変形をその場観察する光ファイバセンサ技術を開発するとともに、それらを再現するシミュレーション技術を構築する。また、変形メカニズムに立脚した形状変化抑制手法についても検討を行う。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
現在、複合材構造の製造において主流である自動積層装置を用いてプリプレグスリットテープを積層する際に、スリットテープ間に隙間（GAP）や重なり（Lap）が生じることは避けられない。このGap/Lap部では、成型中に繊維のうねりや樹脂リッチ部が発生し、構造物の早期破壊の要因になることが知られている。しかしながら、Gap/Lap部がどのような過程を経て最終的な形態になるかは十分には理解されておらず、製造プロセス最適化への障害となっていた。そこで新たに開発したストライプ型光ファイバ形状センサをGap/Lap部に適用し、樹脂固化前Consolidation中の変形評価を行った。まず硬化後の試験片形状の3Dスキャン計測から、形状センサを埋め込んだ場所と埋め込まない場所で厚みに変化がないことを確認し、センサ埋め込みがConsolidation変形を乱さないことを明らかにした。また形状センサから出力される曲率分布をもとに算出した硬化後の形状プロファイルは試験片断面観察から得られた内部変形状態とよく一致し、複合材加熱成形過程における形状変化を高い精度で計測できることを確認した。Gap/Lap部ともに加熱に先立つオートクレーブ加圧過程で一旦大きくなった変形が、加熱により樹脂粘度が低下するのにともなう樹脂流動によって徐々に浅くなっていく様子を捉えることに初めて成功し、Consolidation中の変形計測の技術基盤を確立することができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
基本となる複合材積層構造での実証を経て、Consolidation中の変形計測の技術基盤を確立することができている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
確立した変形計測技術基盤をもとに、コーナ部などのより複雑で実用的な形態でのConsolidation変形メカニズムの解明に取り組む。
|
Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
