| Project/Area Number |
23K11184
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
眞鍋 宏幸 (真鍋宏幸) 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50850624)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 3Dプリンタ / 電子回路 / 転写箔 / 印刷時間 / ファブリケーション |
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| Outline of Research at the Start |
3Dプリンタの普及に見られるように，個人によるもの作り環境が向上している．複雑な工程が含まれる電子回路作成を個人が行えるようになれば，さらに個人の創造力を発揮できるようになることが期待できる．3Dプリンタと導電転写箔を用いた電子回路作成手法は，個人が家庭内でも簡便に電子回路作成を行える手法として有望であるが，現段階では必ずしも優れているとは言えない．
本研究では，3Dプリンタと導電転写箔を用いた電子回路作成手法について改良・改善を行っていく．回路基板の作成のみならず，部品実装の簡略化についても取り組み，同手法を用いることで個人が家庭内で簡便に電子回路作成を実施できることを示していく．
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| Outline of Annual Research Achievements |
3Dプリンタやレーザーカッターなどの普及により，個人で製作できるものの品質や領域が拡大している．電子回路についてもすでに様々な作成支援手法が存在しているが，まだ個人で簡便に作成可能と言える状況にはない．この課題に対し我々は，3Dプリンタと導電転写箔を用いた電子回路作成手法を提案している．この手法では，簡便に電子回路を作成できるものの，細かな配線パターンの印刷が難しい，2次元の平面基板にしか適用されていない，従来の半田付けに代わる適切な電子部品の接着方法がない，などの課題があった．
2023年度は，3次元の立体物への基板作成手法の検討を行った．3次元立体物を製作する最も簡単な手法としてFDM方式の3Dプリンタによる造形があるが，造形に時間がかかるという課題がある．また，3Dプリンタで造形された表面に，転写箔を用いた手法で電子回路を印刷できることは確認できているが，高品質な印刷が難しいという課題があった．そこで，3Dプリンタとレーザーカッターを組み合わせて，高速な立体物の造形と，転写箔を印刷しやすいアクリル板の組み込みを両立させる手法の開発を行った．
この手法ではまず，造形したい立体物を設計する．次に，立体物の中で平面で置き換えることができる領域を抽出し，その領域に挿入するアクリル板と（3Dプリンタで造形する）領域外の造形物の設計を行う．アクリル板は段差を有しており，レーザーカッターで素早く作成することができる．3Dプリンタを造形の途中段階で停止させ，手動でアクリル板を挿入し，その後アクリル板の上から3Dプリンタによる造形を再開させる．この手法を用いることで，高速な立体物の造形と，回路作成に適した平面の組み込みができることを確認した．なおこの成果は，国際会議で発表することが決まっている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
回路作成に適した平面を立体物に組み込む手法の提案，実装，評価を行っており，電子回路を組み込んだ立体物の簡便な製作手法の確立に向けて着実な進捗が達成されたと考えている．
また，提案手法は電子回路の組み込みに適しているだけでなく，立体物の造形時間の短縮，多色印刷やマルチマテリアル印刷を可能とするものであり，今後様々な応用が期待できる．これらのことから，おおむね順調に進捗していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
高速な立体物の造形と回路作成に適した平面の組み込みを両立した手法の開発を行ったが，まだ実際に電子回路を印刷できているわけではない．そのため，今後は実際に電子回路を組み込んだ立体物の造形を行っていく必要がある．また，3Dプリンタと転写箔を用いた電子回路作成手には，立体物への電子回路組み込み以外にも，細かな配線パターンの印刷や電子部品の接着方法に課題がある．今後はこれらの課題についても取り組み，個人による簡便な電子回路作成手法の確立を目指していく．
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