| 研究課題/領域番号 |
19K22063
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
小泉 雄一郎 大阪大学, 工学研究科, 教授 (10322174)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | Additive Manufacturing / 4Dプリント / 合金化 / 相転移 / 結晶構造 / 双安定性 / 異種金属 / 形状記憶 / バイメタル / 超弾性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
将来の異種金属材料の3Dプリント技術の開発と活用による異種材料の３次元配置やその場合金化3Dプリントによる4Dプリント技術を開拓にむけて、造形中の異種材料同士の反応やその流動への影響等を加味して異種金属粉末の融合を、混合熱の溶融挙動への影響、溶融凝固部の相・組成分布、緻密化挙動への混合の影響に注目して明らかにし、異種金属材料3Dプリントと４Ｄプリントの指導原理を示す。これにより例えば、バイメタルに3次元的なラティス構造を与えて、温度と共に異なる部位で熱膨張率の違による変形を駆動力としたラティス構造転移の発現のような形状変化をプログラミング可能な新規材料創製の道を開拓の礎とする。
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| 研究成果の概要 |
多色刷り金属付加製造（AM）を用いた相転移するラティス構造創製による4Dプリントの開拓に資する一連の研究を実施した。Ti合金/Cu複材粉末床溶融結合（PBF）の素過程となる溶融挙動の評価、混合粉末の分離機構の評価を行うとともに、金属への4Dプリントの適用の前段階として樹脂のPBFにより相転移するラティス構造を創成し、その力学特性と相転移挙動を評価した。さらにバイメタルを組み込んだラティス構造を作製し、温度変化にともなう相転移挙動を評価し、昇温・冷却による相転移が可能であることを示した。大型化、や造形物の外形状に応じたコンフォーマル化における課題を抽出し、設計指針を検討した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多色刷り金属AMの基礎として、複材粉末床の選択的溶融の基礎研究を行い、異材粉末床の境界領域の溶融における課題を示した。また将来重要となる混合粉末の分離回収法として振動分離の可能性を示し、実際に簡便に分離できる条件を見出した。また、相転移するラティスの4Dプリントの基礎となる、構造と特性の関係のデータ科学的手法を構築した。さらに、バイメタルを組み込んだラティス構造の温度変化による相転移挙動の研究を発展させた。本研究の成果は、多色刷り金属AMが高精度化した際に必要となる相転移するラティスの創成による4Dプリントの学術的基礎となり、新規メタ材料創成のための方向性を示す研究としての社会的意義がある。
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