Development of an optimal design method based on the morphology of biological joints and branches and its application to design and manufacturing technology

• Project/Area Number: 24K00784
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18030:Design engineering-related; Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related; Sections That Are Subject to Joint Review: Basic Section18030:Design engineering-related , Basic Section18040:Machine elements and tribology-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 坂本 二郎 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (20205769)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 茅原 崇徳 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (00582967) ; 立野 大地 金沢大学, 設計製造技術研究所, 准教授 (30714159) ; 喜成 年泰 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (90195321) ; 北山 哲士 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (90339698)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2026: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2025: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2024: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
• Keywords: 最適設計 / バイオミメティクス / 骨構造 / 分岐構造 / データベース

Outline of Research at the Start

機械構造では力学的な問題の多くは接合部で発生するのに対し，生物の関節部や分岐部の特徴を応用して機械構造を設計・製造することでこの課題の解決を試みる．本研究では，生物の多様な構造形態を数値化し整理したデータベースを構築し，それらの形態の最適な合成から軽量かつ高強度な機械構造を設計し製造する方法の開発を行う．特に，関節部や分岐部を強化する内部構造を導入して，シェル構造の形状最適化だけでは困難な軽量高強度化や耐衝撃性，耐座屈性の向上を実現する設計製造法の開発を目的とする．生物形態を規範にその特徴を活かした最適設計だけでなく，組紐技術を用いた統合的設計製造の方法を新たに開発する創造性の高い研究である.