Topology optimization of joints making use of residual stress in metal 3D printing

Research Project

Project/Area Number	23K17787
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	張景耀京都大学, 工学研究科, 准教授 (50546736)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000) Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000) Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	位相最適化 / 接合部 / 金属付加製造 / 残留応力
Outline of Research at the Start	建築物の形状が複雑となるにつれ、接合部は個別設計・単品製造に強いられ、力学的に不合理になる場合もある。これらの問題点を解決できる金属付加製造(AM)技術は、有望な解決策だと考えられる。しかし、金属AMには、残留応力の存在により著しい加工障害につながる問題がある。本研究では、ネガティブとされている残留応力を取り除くことと真逆に、それをポジティブに活用することにより、接合部の構造性能を大幅に向上する位相最適設計法を提案する。本研究の成果は、製造過程における莫大な労力から解放するだけでなく、今までにない新しい可能性を切り開くと期待される。