2020 Fiscal Year Annual Research Report
Production skill elucidation for complex 3d forming and the next generation casting production system
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18K13729
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
田崎 良佑 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (70644467)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 複雑立体造形 / 鋳造 / プレス制御 / 付加製造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鋳型設計の技術者は，金属流動性・加圧効果・ 冷却凝固・製品用途に伴う局所的品質補償などが考慮され，金属充填の目に見えない実現象の予測と結果改善を繰返して最適条件を練りあげる．金属充填は，溶融金属の色や流動挙動から温度を推測し，充填速度を調整してキャビティに流し込む．これらの職人技能に対して本研究では，システム制御・情報工学的に導出可能な鋳型設計と充填制御動作の 2 つの最適化を目標とする．上鋳型の下降動作で金属を層流充填して目標形状を成形する．複雑なキャビティ内を充填するときに，上鋳型の下降速度を調整することで乱流および過剰/過小圧力を 抑制し鋳物品質を動的に補償しながら高速成形される．
乱流に起因する巻込み気泡の低減を考慮した鋳型設計の最適化法を検証する．乱流現象が招く巻込み気泡発生箇所を特定し，流路特徴と乱れの相関を解析することで、乱流を防ぐ鋳型姿勢の自動設計を可能にする．
金属に付加する充填圧力を制御することで安定した品質を得るプレス制御システムフローを提案する．鋳型の三次元形状データと金属体積情報から充填圧力を推定する数理モデルの逆システムに加えて，溶湯反力情報に準ずる金属流動のオンライン状態推定法を導出する．また，実観 測圧力の情報フィードバックによる層流充填挙動推定とオンライン予測制御システムを構成し，相変態温度付近の半溶融金属に対しても圧力制御と流動制御が機能する．
高速塗布制御システムによる積層造形の研究装置を新規に開発する．単一ノズルから積層平面にバインダ溶剤を塗布する際に、x-yテーブルの送り速度を動的に制御する．ノズルからの吐出量は常に最大（最短時間造形）とし，テーブル送り速度制御によって吐出幅の大小を可変に調整できる．多様化する塗布用溶剤の適用可能性を検証する．
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Research Products
(3 results)
