2017 Fiscal Year Research-status Report
通気特性を有する構造体を用いた射出成形金型における低エネルギー成形に関する研究
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16K06014
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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 | 金型 / 付加加工 / 射出成形 / 産業３Ｄプリンタ / 成形加工 / 低エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
樹脂製の工業製品の大量生産に利用される射出成形法は，今後も主要な生産技術の一つであると期待されている．反面，大量生産のために使用エネルギーは莫大であり，省エネルギーの観点から．低エネルギー成形技術の確立は喫緊の課題である．この実現のため，金属粉末をレーザ光線の照射によって選択的に焼結する産業用３Ｄプリンタを用いて，従来の除去加工では加工困難とされる形状および機能の実現により，低エネルギー成形の実現を試みる．今年度においては，次の様な成果を得た：(1)成形中に射出成形機が消費するエネルギーの低減について検討し，通気性の有無に関係なく，可塑化装置の温度を上昇することでスクリューの平均電力は低減し，可塑化装置の温度を同一とした場合，通気特性の金型は従来金型のそれと比較して，平均電力を低くすることができた．結果として，通気特性を与えることで，ヒータの消費電力を最大約5.3%程度低減可能なことを確認した．(2)成形中のガスの排出状況を検討するために，基礎的な実験用の金型を製作し，成形実験を実施した．キャビティ内に初期に存在する大気が，流動末端で円形状にトラップされると同時に四方からメルトフロトで圧縮される様な状態で成形される状況をつくることで，トラップされたガスの排出状況を調査した．その結果，通気性のない場合は，トラップされたガスは，金型分割面からもリークしていることが確認された．加えて，トラップされた位置でガス排出可能な通気構造体を取り付けることで，効果的にガスが排出されていることも確認した．同時にガスの排出による流動長の向上も確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
成形中のガス排出状況を検討するために，基礎的な実験を実施するための金型を製作し，成形実験を実施した．金属造形機を用いた通気構造の造形を実施したが，低密度構造の造形体の通気特性が不安定のため，年度途中からの造形を断念し，過去の通気特性計測の実験結果を参照しながら，これと同様の通気特性を有する疑似的な通気構造体を従来加工技術で作製することで対応した．この利点は，メンテナンスが容易であり，通気特性を有する低密度造形物にみられる成形回数の増加に伴った通気特性の低下を安定的に防ぐことができることから，成形実験の再現性には寄与したと考えている．しかしながら造形安定性は，今後も追及する予定であり，最終的な成形実験では，通気特性を有する造形物を用いた成形実験により低エネルギー性を確認したいと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度では，これまで未達であった実施予定の実験も含めて当初の計画通りに実施予定である．(1)ハイブリッド構造体の透過係数の実験的同定について：金属造形装置の造形条件を見直し，透過係数が可能な限り高くなる造形条件により造形し，その同定を試みる予定である．(2)ハイブリッド構造を用いた低エネルギー評価について：造形機で造形された造形体ではないが，同様な通気特性と想定し，従来加工技術で疑似的な通気構造体を用いることで成形時の低エネルギー性をおおよそ確認できたことより，前述したとおり，金属造形装置により造形された造形物を用いて成形実験を実施する予定である．(3)実用金型への適用と評価について：上記の各種の実験におおよその目途がついた後に実施を検討したいと考えている．
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| Causes of Carryover |
（理由）造形装置の造形不安定に伴う基礎実験用金型の製作および確認・検証要成形実験の実施に想定以上の時間を要したため，定量的にペレットを供給可能な装置（フィーダ）の設置が遅延した．
（使用計画）今年度は，前記フィーダを設置すると同時に，成形実験およびより詳細な実験を実施予定である．
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