2014 Fiscal Year Research-status Report
生分解性導電材料の超音波による粘度低下を利用した積層造形法
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25420094
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| Research Institution | Advanced Institute of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
舘野 寿丈 産業技術大学院大学, 産業技術研究科, 准教授 (30236559)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 積層造形 / チキソトロピ / 超音波 / 振動 / レオロジー / 生分解性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，生分解性を持つ材料を使った積層造形の実現に向けて，超音波を援用した新たな造形手法の確立を目的としている．提案する超音波の援用方法は，材料となる分散液が加振によって微量なせん断を生ずることで粘性が低下し，静止すると粘性が回復するチキソトロピと呼ばれる性質を用いる．そこで，粘度低下を起こす材料の種類や，粘度低下の程度などを，振動との関係で定量的に明らかにすることが重要である．昨年度の研究において，(1)チキソトロピを持つ材料の準備，(2)振動による粘度低下を測定する実験装置の開発，(3)年度低下測定実験，を行い，フィラーを有する分散液において，10Hz程度の低周波加振による粘度低下を確認した．そして，超音波加振には高出力の加振装置が必要であることが分かっている．本年度はこれらの結果を踏まえ，当初の研究計画にある，(1)超音波援用塗布のための実験装置の開発，(2)塗布および積層実験，を実施した．
超音波援用塗布のための実験装置開発においては，最大500Wの出力が可能な超音波オモジナイザーを活用し，材料を加振しながら空気圧式ディスペンサーによって材料吐出ができる装置を開発した．また，コンピュータに記録された動作データに基づいて，3軸運動ができる運動装置を自作した．これと吐出機構とを接続し，運動と吐出とを同期させて動作させることを可能にし，積層造形に必要な機能を実現した．続いて，この装置を用いて金属フィラーを有する樹脂を吐出する実験を行い，加振の効果を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
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，超音波援用塗布の装置開発と，それによる塗布実験にあるが，これら両方において一定の成果を得た．装置開発においては，昨年度の実験結果を踏まえた上で，調達すべき装置の仕様を検討し，実験システムを設計して構築した．現時点では超音波加振しながらの吐出動作は１軸に限られているが，加振しなければ3次元の造形も可能であり，実際に単純形状の3次元積層造形に成功した．超音波援用塗布実験においては，チキソトロピを有するベントナイト分散液と樹脂材料を混合させた材料を用い，加振の有無による1軸運動での塗布実験を行って，超音波援用の効果を確認できた．これらのことから，おおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の実験によって，超音波で加振しながら材料を突出する実験システムを構築することができた．今後は，材料を工夫し，実験を繰り返すことで，超音波援用塗布に適した材料の検討を行う．特に，3次元造形に適した生分解性のある導電材料について検討する．また，超音波加振が分散液の粘度変化に及ぼす影響について，フィラー粒径や濃度との関係として実験し，粘度変化のメカニズムと合わせて明らかにしていく．
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| Causes of Carryover |
本年度の予算については，設備備品費と消耗品費は当初の予定に沿って超音波援用塗布の実験システム構築のための装置購入を中心として使用した．実験システムの仕様変更に伴って，設備備品として購入予定であったディスペンサは金額が抑えられ，消耗品として購入予定であった圧電素子は，設備備品である超音波ホモジナイザとして購入したが，実験システム構築のための費用全体としては当初の予定通りとなった．しかし，旅費については昨年度に適切な国際会議が見つからなかったため繰り越しがされていたが，本年度に１回の国際会議参加をしたものの，本年度にも予算措置がされていたため，この金額と同程度が次年度使用額として生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
来年度は，複数の国際会議に参加して成果発表するとともに，旅費の使用に余裕が出た場合は，実験材料の種類を当初の予定よりも多様にすることで，研究をさらに充実させるために使用する．
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Research Products
(1 results)
