Investigation of particle bonding dynamics during powder molding by online monitoring and machine learning analysis

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K14039
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 武田 翔 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (10826225)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 摩擦試験 / 粉末成形 / 渦電流試験 / アコースティックエミッション

Outline of Annual Research Achievements

今年度は研究実施計画の通り，試験装置の作製・改良に主に取り組んだ．特に，昨年度構築した3軸xyzステージを用いた摩擦実験装置に関して，摩擦係数と荷重をより正確に測定するための3つの改良を施した．1つ目には，センサを配置する治具に関して剛性を高めるためアルミニウム合金からステンレス鋼に変更した．2つ目として，これまでは市販のひずみゲージを用いて測定を行っていたが，新たに配置を変えたひずみゲージを特注・採用した．3つ目として，ひずみゲージを配置する箇所の剛性を再設計し，与えられた力に対してひずみゲージがより敏感に反応するようにした．これらの改良により精度の高い測定を行うことが出来た．また，昨年度課題となっていたコイルに関しても再検討し，より小さなコイルのプローブを設計した．これによりリフトオフが信号に与える影響が改善した．更に，各種センサの取り付け位置の最適化を図った．特にアコースティックエミッションセンサに関してよりノイズの少ない信号を取得できる取り付け位置を見つけることが出来た．昨年度は実験装置の構築を主として行ったが，今年度は実験により摩擦係数，ECT信号，アコースティックエミッション信号を取得することが出来た．一方で得られた実験結果に対する解析方法に関しては課題があり，実験ノイズが予想よりも大きかった．従って，今後は各種のセンサから得られた信号に対して，各々適切な解析条件を精査する必要があることが分かった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

実験装置の構築と改良が順調に進んでいる．また，実験結果に対する解析方法に関しては未だ課題があり調査を進めているところであるが，もともと結果の解析に関しては翌年度に重点的に行う計画であった．従って，当初の計画よりも大きく進んでいるという事もないが，遅延しているということもない．

Strategy for Future Research Activity

今後も当初の研究計画通り，構築した実験システムによる摩擦実験のデータ解析と得られた試験片の組織分析を行う．特に，インバリアント解析(SIAT)を用いたアコースティックエミッション信号の解析に注力する．また，実験からECTやアコースティックエミッションの信号を得ることはできたが，その信号処理方法に関しては未だ課題が残されているため，今後は解析に使用するパラメータの精査を行いたいと考えている．また，昨年度までに出来なかった組織分析も行い，実際の粉末の接合状態と信号との関係をより詳細に調査する予定である．また，今年度出来なかった成果発表を来年度は積極的に行うことで，新しい客観的な意見を取り入れることで研究を発展させたいと考えている．

Causes of Carryover

今年度は昨年度とは違いコロナ禍も落ち着き，国際会議への参加や実験設備を整えるために予算を使用した．これにより今年度使用する予定であった分の予算は概ね過不足なく使用している．一方で，昨年度からの繰越金額は研究計画当初生じる予定ではなかったため使い切ることが出来なった．しかしながら，来年度は国際会議での発表や論文投稿を計画しており，今回次年度使用が生じた金額がこれらの参加費や投稿費として有意義に使用される見込みである．また，装置の改良も継続して続けていく予定である．