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金属製積層造形の自動進化型最適造形システムの創成

研究課題

研究課題/領域番号 17KT0038
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 人工物システムの強化
研究機関名古屋大学 (2018-2020)
東北大学 (2017)

研究代表者

加藤 準治  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00594087)

研究分担者 高瀬 慎介  八戸工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00748808)
研究期間 (年度) 2017-07-18 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードトポロジー最適化 / 積層造形 / 熱伝導 / マルチマテリアル / 3Dプリンター / Infill構造 / 金属結晶 / 金属
研究成果の概要

近年,宇宙航空,自動車,機械,建設,医療工学分野など,種々の分野において「積層造形によるものづくり」が本格的に導入されるようになってきた.その主な理由は,積層造形の最大の利点である自由形状を活かして最適な構造を設計・製作すれば,大幅な軽量化が期待できるためである.しかし,積層造形の長所を活かした造形物の設計は,高度な知識を要し,依然としてハードルが高い.このような高度にデザインされた構造製品を生み出すためには,積層造形を前提としたトポロジー最適化法の研究開発が必要不可欠である.本研究ではそれを可能にする汎用性の高いトポロジー最適設計法を開発した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

積層造形によるものづくりは,未来の社会基盤を支える重要な技術開発であるが,積層造形の長所を活かした造形物の設計は,高度な知識を要し,依然として難しい.高性能な構造製品を生み出すためには,積層造形を前提としたトポロジー最適化法の研究開発が必要不可欠である.本研究ではそれを可能にする汎用性の高いトポロジー最適設計法を開発した.本成果は,学術的価値が高く,また将来の設計工学に一石を投じるもので社会的意義が大きいものと考えている.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] Heat-transfer and pressure drop characteristics of micro-lattice materials fabricated by selective laser metal melting technology2021

    • 著者名/発表者名
      S. Takarazawa, K. Ushijima, R. Fleischhauer, J. Kato, K. Terada, W.J. Cantwell, M. Kaliske, S. Kagaya, S. Hasumoto
    • 雑誌名

      Heat and Mass Transfer

      巻: accepted

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] グランドストラクチャ法に基づく サンドイッチラティス梁の最適化設計に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      小池雄介,牛島邦晴,加藤準治
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: No.20190006

    • NAID

      130007636373

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 複合材料の弾塑性挙動を考慮したマルチスケールトポロジー最適化2018

    • 著者名/発表者名
      干場大也,小川竣,加藤準治,京谷孝史
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: No. 20180015 ページ: 1-14

    • NAID

      130007520834

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Topology Optimization for Porous Structure Considering Unsteady-state Heat Conduction and Transfer2021

    • 著者名/発表者名
      Sululthanasorn Naruethep,Hiroya Hoshiba,Mao Kurumatani,Junji Kato and Kenjiro Terada
    • 学会等名
      ACMFMS2020+1
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization and additive manufacturing technology for smart materials and structures2021

    • 著者名/発表者名
      Kuniharu Ushijima and Junji Kato
    • 学会等名
      ACMFMS2020+1
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-material Topology Optimization Considering Static Fracture of The Interface2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Watanabe,Hiroya Hoshiba and Junji Kato
    • 学会等名
      ACMFMS2020+1
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MULTI-SCALE TOPOLOGY OPTIMIZATION FOR TRANSIENT HEAT TRANSPORTATION IN POROUS MATERIAL2021

    • 著者名/発表者名
      Sululthanasorn Naruethep,Hiroya Hoshiba,Mao Kurumatani,Junji Kato and Kenjiro Terada
    • 学会等名
      WCCM2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MULTI-MATERIAL TOPOLOGY OPTIMIZATION WITH STRESS CONSTRAINTS UNDER A HIGH TEMPERETURE ENVIROMENT2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Watanabe,Hiroya Hoshiba and Junji Kato
    • 学会等名
      WCCM2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-material optimization for future products by additive manufacturing to minimize dynamic structural response2019

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, H. Hoshiba, J. Kato
    • 学会等名
      II International Conference on Simulation for Additive Manufacturing (Sim-AM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-material Topology Optimization for Reduction of Dynamic Structural Response2019

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, J. Kato, H. Hoshiba
    • 学会等名
      15th U.S. National Congress on Computational Mechanics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチマテリアル化による動的挙動制御法2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤 拓真,加藤 準治,京谷 孝史
    • 学会等名
      第24回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Weight reduction by multi-material topology optimization expecting advanced additive manufacturing2019

    • 著者名/発表者名
      D. Watanabe, J. Kato
    • 学会等名
      II International Conference on Simulation for Additive Manufacturing (Sim-AM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary investigation for weight reduction by multi-material topology optimization2019

    • 著者名/発表者名
      D. Watanabe, J. Kato
    • 学会等名
      13th Word Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stress constraints for weight reduction by multi-material topology optimization under thermo-elastic behavior2019

    • 著者名/発表者名
      D. Watanabe, J. Kato, T. Kyoya
    • 学会等名
      The Asian Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多孔質充填構造のトポロジー最適化に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      鎌田 浩基, 干場 大也, 加藤 準治, 京谷 孝史
    • 学会等名
      日本機械学会 第31回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] インフィル構造の応力制約付きトポロジー最適化2018

    • 著者名/発表者名
      鎌田浩基,加藤準治,京谷孝史
    • 学会等名
      平成29年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチマテリアルトポロジー最適化の手法検証2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉大貴,加藤準治,京谷孝史
    • 学会等名
      平成29年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 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: 2022-12-28  

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