| 研究課題/領域番号 |
19K15323
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
荻野 陽輔 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30778262)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | ガスメタルアーク溶接 / 数値シミュレーション / インプロセスモニタリング / 電磁熱流体 / 画像処理 / アークプラズマ現象 / 溶滴移行現象 / 溶融池現象 / 視覚センサ / アークプラズマ / 溶融池 / アーク溶接 / シミュレーション / モニタリング / 品質保証 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，「プリポストプロセスフリーな品質保証型溶接プロセス」の達成を最終的な目標とする．そのためには，まず科学的な観点から溶接現象そのものを解明することで，ノウハウに頼らずに溶接結果を予測し溶接条件を決定することが必要であり，本研究では数値シミュレーション技術により，溶接前の試行錯誤的な条件選定なく最適溶接条件を提示する．加えて，溶接品質に影響を及ぼす外乱・異常を視覚センサによりインプロセスで検知・モニタリングし，溶接後の品質を可視化する．これらの技術を融合し，溶接前後の試験・検査を低減した品質保証型溶接システムを提示することが，本研究の目的である．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、数値シミュレーション技術によりガスメタルアーク溶接プロセスにおける熱源・溶込み形成現象についてメカニズムを考察し、プロセス条件と溶接結果ならびにプロセス中に観察される溶融部外観の関係性について明らかにした。また、溶接プロセス中に明瞭に溶融部を観察する手法を構築し、シミュレーション技術によって示されたプロセス中の状況と溶接結果の関係性に基づいたインプロセスモニタリング技術としてまとめた。
以上より、溶接プロセス中の現象の物理に基づきプリポストプロセスフリーな「品質保証型溶接システム」に必要な一連の技術の構築を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究において構築した数値シミュレーション技術による溶接プロセス中の現象を可視化した結果は世界に先駆けて得られたものであり、これに基づくインプロセスモニタリング技術は世界的にも例のないものである。本研究で構築した技術による品質保証型溶接システムの実用化が達成されれば、ものづくりの高効率・高品質化が大きく進む可能性がある。
今後、本研究の根幹を担う数値シミュレーション技術の高度化を達成し現象をより高いレベルで明確化することが、インプロセスモニタリング技術の高度化にも直結するものと考えている。
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