2020 Fiscal Year Annual Research Report
炭素繊維刺しゅう機によるCFRP自由曲面成形方法の開発と応用
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18H01355
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
前川 卓 早稲田大学, 理工学術院, 上級研究員(研究院教授) (70361863)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松尾 宏平 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (00399528)
澁谷 忠弘 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 教授 (10332644)
竹澤 正仁 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (50782489)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 炭素繊維強化プラスチック / 刺しゅう機 / 自由曲面 / B-spline / 曲率線 / ストレッチ線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)R1年度に開発された、自由曲面を曲面上の曲線群で構成された四角形パッチに分割し、各パッチの四辺の長さを保持したまま四頂点の角度をできるだけ元の形状の角度に近づけて展開して復元する技術を様々なペーパークラフトモデルに適用した。このことにより、主応力線やストレッチ線で囲まれた四角形直交網パッチや、パラメータ空間で設計された四角形メッシュを自由曲面に写像したデザイン性に富んだ四角形パッチに対しても有効であることを確認した。
2)ガラスクロス基布上に、曲率線に沿って展開された自動車ボンネット曲面ならびにプロペラ曲面の形状に合わせて、炭素繊維束を一筆書きになるように刺しゅう機で縫い付けることにより、炭素繊維が最大主曲率線に沿ったプリフォームと最小主曲率線に沿ったプリフォームを製作した。
3)自動車ボンネット曲面は、プリフォームをオープンモールドにセットし、バキュームフィルムで覆った後、フィルムで覆われた内部を減圧するによって発生する負圧を利用して樹脂を含浸させてCFRPを成形するVaRTM (vacuum-assisted resin transfer molding)法で成形した。プロペラ曲面は、両面を鏡面に仕上げることが求められるため、R1年度から開発してきたフィルムを簡易型で置き換えて真空状態を作り、両面を鏡面に仕上げることが可能であるL-RTM(Light-Resin Transfer Molding)法で成形した。さらに、成形されたCFRPのCT撮影を実施し繊維の直交性を確認した。
4)用途に応じた材料評価試験（令和2年度はハンマリング試験を実施）や数値シミュレーションを通してその妥当性を検証した。
5) これまでの研究成果を論文としてまとめ、Computer-Aided Design (impact factor 3.156)に採択され、2021年3月に掲載された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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