分散設計・製造環境対応のコンカレント試作マシンの開発に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08750128
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 楢原 弘之 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (80208082)
• Keywords: ラピッドプロトタイピング / 光造形法 / コンカレントエンジニアリング / 分散設計 / 積層造形法 / 試作

Research Abstract

通信ネットワーク環境の整備等で設計部門でのコンカレント化が実現されてきている。これに対応して試作部門では、複雑部品や金型を短時間に製造するために多軸工作機械や高速3次元積層装置等の加工機械を導入している。しかし高価な多機能工作機械を導入しただけでは、逐次加工の試作部門が全体のコンカレント作業のボトルネックとなる。多機能工作機械の部品加工処理をコンカレント化し、加工要求の頻発に常に対応可能なシステムとなるよう構成する必要がある。
本研究の目的は、高速3次元積層装置のコンカレント化を実現することにある。高速3次元積層装置は、立体部品を薄い層の積み重ねとして定義し、紫外線レーザ光の走査により感光性樹脂を硬化・積層し造形する装置である。各層は独立した単純な成形プロセスとして考えることができる。このため、模型Aの成形途中のi層で、お互いに干渉しない適切な配置を与えることで別の模型Bの形状を割り込ませ、造形を開始することができ、次々と来る造形要求に応じて造形が可能なコンカレント対応のシステムが実現できる。
本研究では、まず部品の製造手順の違いによる効果を、逐次造形、一斉造形、コンカレント造形について、数値シミュレーションにより試算した。この結果、コンカレント造形は、逐次造形よりも短時間に造形が完了し、また一斉造形と同程度の時間しか要しないことがわかった。次に、コンカレント処理の可能な光造形装置のソフトウェア及びハードウェアを構成し、試作した装置によりコンカレント化の効果の検証を行った。5個の部品で構成される模型の造形実験で、逐次造形よりも約半分の時間で造形作業が完了する結果が得られた。逐次造形では、各部品製造に要する前・後作業が、コンカレント造形では一度で済むことが効果の理由として判った。コンカレント処理を可能とした積層造形装置により、コンカレント試作マシンの有効性が示された。

Research Products

• [Publications] 楢原裕之、五十嵐悟、斎藤勝政: "コンカレント積層造形システムの開発" 1996年度精密工学会春季大会学術講演会論文集. 981-982 (1996)
• [Publications] 楢原裕之、五十嵐悟、斎藤勝政: "コンカレントエンジニアリング向け生産環境支援ツールに関する研究" 1995年度精密工学会北海道支部学術講演会論文集. 81-82 (1995)
• [Publications] 楢原裕之: "生産環境支援ツールとしてのコンカレント光造形システム" 第9回ラピッド・プロトタイピングシンポジウム、横浜. 18-23 (1995)