In-situ measurement and modeling of pre-gelation deformation for high-precision manufacturing of composite structures

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02345
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Minakuchi Shu 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70512359)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北本 和也 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (80869834)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 複合材料 / 成形 / プロセスモニタリング / 光ファイバ / 圧密化 / モデリング

Outline of Final Research Achievements

In composite curing, consolidation deformation that occurs before resin gelation causes uneven thickness and disturbance of fiber orientation, reducing the quality of the cured product. However, there has been no means to evaluate this consolidation deformation process, and detailed understanding of the mechanism has been lacking. This study developed a unique fiber-optic-based shape sensor that can be embedded in composite materials, and elucidated various cure-induced defect mechanisms in composite structures, while also building a modeling method that can predict the consolidation deformation.

Free Research Field

航空宇宙複合材構造

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、圧密化過程において、複合材構造内で生じる層スケールでの変形現象をその場計測することが可能になった。計測結果を高精度に再現可能なモデリング手法と組み合わせることで、様々な圧密化変形メカニズムを明らかにすることが出来る。従来はトライアンドエラーを繰り返すことで最適な成形プロセスが決定されてきたが、今後は詳細な変形メカニズムに立脚して効率的にプロセスの最適化を進めることが出来る。