2017 Fiscal Year Annual Research Report
Research on Solid Building Control of Multi-Material Additive Manufacturing
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16H04250
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
楢原 弘之 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (80208082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中谷 久之 長崎大学, 工学研究科, 教授 (70242568)
是澤 宏之 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (70295012)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高速プロトタイピング / アディティブ・マニュファクチャリング / ラピッドプロトタイピング / ３Dプリンター / 付加製造法 / Additive Manufacturing |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)異種材料のFDM法の界面接合力基礎実験：積層造形法における異種材料の界面接合力向上を目的として、積層面の接合力向上のための表面改質を図るために、超音波振動素子を用いた表面粗面化機構を開発した。この機構を積層造形実験装置に搭載し、造形中に積層表面を粗面化することを可能とした。この装置を用いて、表面粗面化パターン等も含めた造形条件パラメータを変化させた際の、破断強度への影響を調べた。実験の結果、有効な粗面化パターンが認められると共に、樹脂の造形吐出温度等の影響などが有る事が観察された。また積層界面の顕微鏡観察を実施した。異種材料の組み合わせの破断強度への影響についても同様に調査した。各樹脂温の溶融温度と空間配置もしくは造形順序に対する考慮が必要であることや、異種樹脂の上下配置によっては造形が困難になるなどの状況が発生する事が認められた。
(2)FDM法の基礎現象解析のための基礎実験装置構築：異種材料を組み合わせて造形パラメータを変化させた時の界面接合現象をさらに詳しく調べるために、機械的表面改質のみならず、大気圧プラズマを用いた化学的改質をオンサイトで実施可能とし、同時に、積層面の表面粗さ、FT-IRスペクトル分布による分子構造の変化影響をオンサイトで測定可能な積層実験装置の開発を進めてきており、基礎実験装置を構築した。
(3) FDM 法の基礎実験装置の構築：FDM法において窒素雰囲気環境下での基礎実験が可能となる基礎実験装置を構築し、大気中よりも破断強度が向上する結果が得られた。
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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
当初予定していた、異種材料のFDM法の界面接合力基礎実験装置を構築し、FDM法の基礎現象解析を行った。また特殊雰囲気下でのFDM法の基礎実験装置を構築し、窒素雰囲気下で破断応力が向上する事を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 異種材料のFDM 法の界面接合力基礎実験：引き続き、材料の種類を増やして、異種材料同士の組み合わせにおける種々の造形条件パラメータを変化させた時の、積層面の表面粗さ、FT-IRスペクトル分布への影響を測定し、破断試験の結果と比較する。また、積層界面の組織観察等を実施する。
(2) 真空環境下でのFDM 法の基礎実験装置の構築と解析：FDM法において真空環境下での基礎実験が可能となるように基礎実験装置を構築する。また真空環境下の空気対流の無い状況での造形プロセスの温度場解析を行い、FDM 法の熱伝導、輻射現象に対する３次元造形に適切な実験装置の構成を調べる。
(3) 真空環境下でのFDM 法の界面接合力実験と解析：低圧～真空環境下で造形条件パラメータを変化させた時の接合状態への影響を評価する。破断試験ならびに、積層界面の表面粗さ、分子構造解析による測定を行う。さらに積層界面の組織観察を実施する。また走査パターンの違いによるひずみへの影響等を測定する。材料が付加的に積層接合される際の材料同士の接合強度・密着性についての理論的予測と実験結果を比較する。また組織観察等の情報と総合して、接合制御に対する有効な条件等を考察する。
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