Development of an innovative prediction method for predicting mechanical behavior during metal additive manufacturing

• Project/Area Number: 24K21653
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
• Research Institution: Osaka Metropolitan University
• Principal Investigator: 生島 一樹 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80734003)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 新太郎 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 特任助教 (30975339)
• Project Period (FY): 2024-06-28 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 金属積層造形 / 熱弾塑性解析 / 熱変形 / 残留応力 / 高性能計算

Outline of Research at the Start

本研究では、金属積層造形時の力学的な挙動を予測可能な解析手法を構築するために、独自の解析手法である理想化陽解法FEMに対して、ボクセルFEMや並列化アルゴリズムなどのさらなる高速化を図ることで高効率な解析手法を提案する。これを応用することで、造形時の変形や残留応力、割れの発生機構を解明する。さらに、開発する高速解析手法を応用することで、造形時の変形や残留応力の低減や、割れの発生を防止可能な造形方案を自動的に提案する手法を開発する。これを用いることで、造形対象の形状が与えられれば最適な加熱順序を決定することができるようになり、製造業に対して極めて大きな影響をもたらす可能性がある。