2023 Fiscal Year Final Research Report
Fused filament fabrication 3D printed composite simulation using particle method
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20K05113
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 複合材料 / ３Dプリンタ / 樹脂流動 / 粒子法 |
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| Outline of Final Research Achievements |
3D printing of short carbon fiber composites are used for mechanical structures recently. The printing, however, sometimes includes large void between printing paths. In order to understand the void nucleation process, the present study deals with the printing process simulation using moving particle semi-implicit method. The paper shows the novel composite particles and realizes the simulation of melting and fusion process with considering latent heat of the thermoplastic resin. The result obtained is compared with the experimental result and shows excellent agreement.
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| Free Research Field |
複合材料
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
繊維を含まない熱可塑性樹脂の3Dプリントに関しては，成形温度やノズルスピードなどの条件を変えて強度を評価する研究は数多く実施されている．これらの研究では，溶融フィラメントの密着性に着目した実験的研究が主眼である．複合材3Dプリントシミュレーションに関しては，市販ソフトが有限要素法で残留応力解析を実施している．このソフトでは樹脂溶融は解析せず，ボイド率解析は実験値からの推定になっている． 樹脂溶融を含めた3Dプリント複合材のシミュレーションは国内外で行われていない．繊維の体積含有率を実際と同じにする解析は世界初の試みであり，複合材3Dプリントのボイド削減に大きく寄与する．
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