３Dプリンタ造形における製品内部設計手法の提案とCAD開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04228
• Research Institution: Niigata Institute of Technology
• Principal Investigator: 小林 義和 新潟工科大学, 工学部, 准教授 (60277390)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ＣＡＤ／ＣＡＭ / ３Dプリンタ / 射出成形

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、３Dプリンタで造形する部品の内部構造に対し、強度と形状寸法の両面から設計できるようにするためのCADの開発である。これは、部品の軽量化と強度の両面を最適化することができ、更に内部形状とそこに使用する材料を自由に変えることが可能であれば、従来にはない新しい機能を製品に付与することができると考えて開発を行っている。
現在まで，強度の面から内部形状を設計し，引張り・圧縮試験により実験的に内部構造との関連性を調べてきた。その結果、内部構造の違いにより引張り・圧縮強度が異なってくることがわかり、また、破壊する箇所を内部構造で制御できることがわかった。更に、開発中のCADを応用して，３Dパズルの製作を行い新しい分野にも挑戦した。
また，本年度は新たな視点で型材料がプラスチックのプラスチック型の冷却回路を作るためのプログラムを作成し実験を行っている。この試みは従来製作コストと時間がかかっていた金型作製を改善する試みであり射出成形を対象としている。現在の実験から、冷却回路がないプラスチック型では、表面が変形してしまい数ショット程度が限界であり冷却回路が必須だとわかった．また，表面に金属コーティングをして実験を行ったが、若干ショット数は伸びるが金属表面下のプラスチックが変形し，その後金属コーティングが剥離することがわかった。今後は３Dプリンタの利点を生かした複雑な冷却回路を作り射出成形実験を行う予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度の目標はおおむね達成できた。さらに，射出成形分野への応用できたことは新しい展開である．

Strategy for Future Research Activity

CADの開発においては考えている全ての機能が完成しているわけではないので、引き続き開発を行っていく。また、射出成形における型の製作及び成形実験を行う予定である。

Causes of Carryover

物品購入にあたり価格が変動したため。少額なため次年度の物品購入も価格変動が考えられるため繰り越し使用する。