| 研究課題/領域番号 |
19H00781
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
加藤 準治 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00594087)
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| 研究分担者 |
干場 大也 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80847038)
小橋 真 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90225483)
北根 安雄 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10444415)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
47,060千円 (直接経費: 36,200千円、間接経費: 10,860千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2019年度: 33,020千円 (直接経費: 25,400千円、間接経費: 7,620千円)
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| キーワード | トポロジー最適化 / 積層造形 / 3Dプリンター / インフィル構造 / 3D printer / CFRP / 3D purinter / 3Dプリンタ / ３Dプリンター / 繊維補強材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，様々な分野において積層造形（3Dプリンター）を活かしたものづくりが本格的に導入されている．そして，その先端テクノロジーが生み出したインフィル構造と呼ばれる多孔質性構造体を導入すると従来構造の約5 倍もの耐荷力を発現するという実験結果が示された．しかし，製作上のばらつきなどの不確かな条件下ではその性能を安定的に引き出すことができなくなることがわかってきた．本研究はその優れた性能を安定的かつ最大限に引き出すために実験によるメカニズムの解明とそれを基にロバストな構造見出す新たなトポロジー最適設計法を構築する．最後にFRP製のインフィル構造に導入して極限性能の発現を目指す．
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| 研究成果の概要 |
現在，多くの産業において「積層造形（3D-printing）」を活かしたものづくりの導入が検討あれており，最近では連続繊維の積層造形も開発されている．そのような中，積層造形によって造形した多孔質性構造体を埋め込んだ複雑形状を有する構造は，従来構造の約5倍もの耐荷力を発現するという驚くべき実験結果が示された．しかし，製作上のばらつきや荷重変動などの不確かな件下では，その性能を安定的に引き出すことができない．そこで，本研究ではその優れた性能を安定的かつ最大限に引き出すために，新たなトポロジー最適設計法を構築し，ロバストな最適多孔質構造体の形状を見出す方法を開発した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
将来の生産労働者人口の減少を鑑み、宇宙航空，自動車，機械，建設，医工学の分野において，ロボットや積層造形を活用した革新的なものづくりが検討されているが，その構造はこれまでのものとは大きく異なり，従来型の設計法では力学的に価値ある構造を設計できない．そのため，本研究ではトポロジー最適化理論に基づいて，合理的な構造形状を数理的に求める手法を開発した．開発した手法は，力学性能に優れた構造を生み出すとともに，様々な分野に応用できる汎用性の高さを有するものであるため，今後の革新的なものずくりに寄与するものと考えられる．
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