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5Dプリンタの開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K18830
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

津守 不二夫  九州大学, 工学研究院, 准教授 (10343237)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード3Dプリンタ / 4Dプリンタ / 5Dプリンタ / 磁性粒子 / ソフトアクチュエータ / 生体模倣 / 3Dプリンタ / 4Dプリンタ / 5Dプリンタ / ソフトロボティクス / 微細加工 / 構造異方性 / 三次元プリンタ
研究成果の概要

本研究は5次元プリンタを開発し,応用していくことを目的とする.5次元プリンタとはこれまでの3次元プリンタ(x,y,z)に加え「それぞれの箇所における材料物性の配向(3次元ではθ,φの2方向で表される)」を制御したプリンタである.
研究期間中に開発した装置はガルバノスキャナを備えたUVレーザ光源により樹脂を硬化するタイプである.この装置を利用した応用例は生体模倣構造のひとつである人工繊毛である.人工繊毛をアレイ状に出力する際,一本一本に磁気異方性を付与することにより,それぞれの動きが異なる構造を出力した.この方法により実際に自然界にで観察されるメタクロナール波を再現することが可能となった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

ソフトアクチュエータを出力できる新たなプリンタを開発した.このプリンタを用いることで,自然界の繊毛に見られる効率的な送液挙動を世界で初めて実現することができた.このように,本システムは新たな生物の学理を理解するための有効なツールとなるとともに,今後のソフトロボティクスの発展にもつながり,新たなファブリケーション手法としての地位を確立する基礎となる成果であると考えている.

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Bio-mimic Motion of Elastic Material Dispersed with Hard-magnetic Particles2019

    • 著者名/発表者名
      Minori Furusawa, Kazuki Maeda, Seiji Azukizawa, Hayato Shinoda, Fujio Tsumori
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: in print

    • NAID

      130007744369

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 外部磁場による磁性粒子分散エラストマの粘弾性制御2018

    • 著者名/発表者名
      Maede Daiki、Tsumori Fujio、Osada Toshiko、Kudo Kentaro
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)

      巻: 138 号: 2 ページ: 48-53

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.138.48

    • NAID

      130006329130

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of energy-harvesting system using deformation of magnetic elastomer2018

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Hayato、Tsumori Fujio
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 6S1 ページ: 06HJ05-06HJ05

    • DOI

      10.7567/jjap.57.06hj05

    • NAID

      210000149180

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] (Invited) Bio-mimic Motion of Gel Material Dispersed with Magnetic Particles2018

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Hayato、Azukizawa Seiji、Maeda Kazuki、Tsumori Fujio
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 88 号: 1 ページ: 89-97

    • DOI

      10.1149/08801.0089ecst

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Energy Harvesting System using Deformation of Magnetic Elastomer2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shinoda, Fujio Tsumori
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000149180

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of magnetic-field-driven artificial cilium array with magnetic orientation in each cilium2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuma MARUME, Fujio TSUMORI, Kentaro KUDO, Toshiko Osada, K. Shinagawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 6S1 ページ: 06GN15-06GN15

    • DOI

      10.7567/jjap.56.06gn15

    • NAID

      210000147940

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 4D-printing System for Elastic Magnetic Actuators2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Azukizawa, Hayato Shinoda, Fujio Tsumori
    • 学会等名
      MEMS2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of Metachronal Wave of Magnetic Artificial Cilia on Micro-pump Efficiency,2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shinoda, Seiji Azukizawa, Fujio Tsumori
    • 学会等名
      microTAS2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 4Dプリンタで作製した磁場駆動ワーム型ソフトロボット2018

    • 著者名/発表者名
      前田一樹,津守不二夫,徳丸和樹,小豆澤誠治
    • 学会等名
      マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 気液相変化を用いた大変形可能なソフトアクチュエータ2018

    • 著者名/発表者名
      廣田航,津守不二夫
    • 学会等名
      マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 磁性粒子分散柔軟材料を用いた4Dプリンティング技術と生体模倣2018

    • 著者名/発表者名
      津守不二夫,小豆澤成治,篠田隼人
    • 学会等名
      高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Bio-mimic Motion of Gel Material Dispersed with Magnetic Particles2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shinoda, Seiji Azukizawa, Kazuki Maeda, Fujio Tsumori
    • 学会等名
      First International Conference on 4D Materials and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 5D printer for FGM2018

    • 著者名/発表者名
      Fujio Tsumori
    • 学会等名
      15th International Symposium on Functionally Graded Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3D Printing System of Magnetic Anisotropy for Artificial Cilia2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Azukizawa, Kazuki Tokumaru, Kentaro Kudo, Kazunari Shinagawa and Fujio Tsumori
    • 学会等名
      The 35th International Conference of Photopolymer Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁性微粒子鎖配向型3Dプリンティング法による磁場駆動アクチュエータの開発2018

    • 著者名/発表者名
      小豆澤成治,徳丸和樹,工藤健太郎,品川一成,津守不二夫
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第71期総会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 外部磁場駆動型人工繊毛による3次元的な繊毛運動の設計2018

    • 著者名/発表者名
      丸目隆真,工藤健太郎,品川一成,津守不二夫
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第71期総会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [学会発表] AM 法による金属組織および樹脂コンポジットの組織制御2018

    • 著者名/発表者名
      津守不二夫
    • 学会等名
      表面改質技術研究委員会30周年記念シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of energy harvesting system using deformation of magnetic elastomer2017

    • 著者名/発表者名
      Hayato SHINODA, Fujio TSUMORI, Kazuki TOKUMARU, Kentaro KUDO, Shinagawa Kazunari
    • 学会等名
      The 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetically actuated artificial cilium with similar 3D-movement of natural cilium2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuma MARUME, Fujio TSUMORI, Kentaro KUDO, Shinagawa Kazunari
    • 学会等名
      The 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 外部磁場駆動型人工繊毛による3次元的な繊毛運動の再現2017

    • 著者名/発表者名
      津守 不二夫, 丸目隆真, 工藤健太郎, 品川 一成
    • 学会等名
      「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of printing system for magnetically anisotropic actuator2017

    • 著者名/発表者名
      Seiji AZUKIZAWA, Fujio TSUMORI, Hayato SHINODA, Kazuki TOKUMARU, Kentaro KUDO, Shinagawa Kazunari
    • 学会等名
      Micro TAS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 外部磁場駆動型人工繊毛による 3 次元的な繊毛運動の再現2017

    • 著者名/発表者名
      丸目 隆真, 工藤 健太郎, 品川 一成, 津守 不二夫
    • 学会等名
      日本機械学会 九州支部 久留米講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] Tsumori's home page: Research Interests

    • URL

      https://sites.google.com/view/ftsumori/home-page/research-interests

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 九州大学大学院工学研究院機械工学部門 材料加工学研究室 研究紹介ページ

    • URL

      http://www.mech.kyushu-u.ac.jp/~zaika/research.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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