| 研究課題/領域番号 |
20K04212
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
村田 泰彦 日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (00200303)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | プラスチック / 金型 / 炭素繊維強化熱可塑性樹脂シート / 加熱・冷却ハイブリッド射出成形 / 赤外線ヒータ / 輻射加熱 / 成形不良 / 射出成形 / 加熱・冷却ハイブリッド成形 / 炭素繊維強化熱可塑性シート / 炭素繊維強化熱可塑性樹脂 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、炭素繊維強化熱可塑性樹脂CFRTPシートの圧縮成形と樹脂の射出成形を複合化し、さらに、シートと金型の同時加熱を行うことで、高い比強度に加えて、良好な外観品質の複雑立体形状プラスチック成形品を成形することができる加熱・冷却ハイブリッド射出成形法の成形加工現象の実験解析を行う。具体的には、赤外線ヒータを用いたCFRTPシートと金型キャビティ面の同時輻射加熱方式により、上記成形法を簡易的に実施できる新規金型を設計・製作する。そして、本金型により、成形条件が成形品特性に及ぼす影響を、成形過程における温度と圧力計測を援用しつつ実験解析することで、成形加工現象を系統的に明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
連続繊維の炭素繊維強化熱可塑性樹脂CFRTPシートを、輻射加熱を用いて軟化させた状態で圧縮成形により一次成形をした後に、短炭素繊維強化熱可塑性樹脂を重ねて射出成形することによってリブ等の複雑形状を成形するハイブリッド射出成形法が実用化されている。さらに、金型をシート母材の融点以上に加熱して成形を行う加熱・冷却ハイブリッド射出成形法が提案されている。後者の成形現象を大学研究室において簡易的に実験解析するために、赤外線ヒータを用いてCFRTPシートと金型を同時に加熱できる成形方法を開発した。そして本方法によりこれまで研究が行われてこなかった上記ハイブリッド成形品の表面欠陥の生成原因を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した金型と成形方法は、これまでに学術的に解明がなされてこなかったプラスチック成形加工の最先端技術であるCFRTPシート加熱・冷却ハイブリッド射出成形法の加工現象をはじめて明らかにできる研究ツールと言える。また、本方法による成形不良現象の解析結果は、ハイブリッド成形品の付加価値向上に寄与するものと言える。今後、本方法によりCFRTPシートだけに留まらず、金属等の異種材料とのマルチマテリアル化技術確立のための知見や指針が得られるものと期待される。このように本研究は、金属加工等に比べて遅れをとっていたプラスチック成形加工の学問体系の構築に貢献し、学術的かつ社会的意義が大きいものと考える。
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