| 研究課題/領域番号 |
20K04223
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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18030:設計工学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
北山 哲士 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (90339698)
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| 研究分担者 |
伊藤 誠 金沢大学, 機械工学系, 助教 (30845160)
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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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 最適設計 / 多目的最適化 / プラスチック射出成形 / 機械学習 / ロバスト最適設計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プラスチック射出成形品の品質と生産性を劇的に改善するためには，金型内の水管経路設計の抜本的な見直しと，革新的射出成形法の研究開発が必要である．本研究では，射出成形中に金型温度を制御するRapid Heat Cycle Molding (RHCM)を用いた一様加熱・冷却が可能な三次元水管経路設計法の開発と，品質と生産性向上を目的とした多目的ロバスト最適設計法を開発する．シミュレーションを用いて，三次元水管経路設計とRHCM制御パラメータの多目的ロバスト最適設計を行う．シミュレーションで得られた三次元水管経路を内包する金型を金属3Dプリンターで製作し，RHCMの射出成形の検証実験を行う．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，金型を加熱・冷却する型温加熱冷却成形（RHCM）を対象に，品質と生産性向上を目的としたプロセスパラメータの最適設計を行った．品質向上として溶融樹脂が合流することで形成させるウェルドラインの抑制と，生産性向上としてサイクルタイムの短縮を目的とした多目的最適設計に取り組んだ．また，ウェルドラインの発生位置が事前に判明しているため，金型全体を加熱する内部加熱冷却方式よりも，ウェルドラインの発生位置付近を局所的に加熱する外部加熱冷却方式を採用し，ウェルドラインを完全に削除することに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
品質向上と生産性向上を目的とした型温加熱冷却成形の実用化に向けて，シミュレーションを用いて最適なプロセスパラメータを機械学習を活用した最適設計法によって決定できることを示した．また，シミュレーションの結果を検証するため，射出成形機による実験を行い，良好な結果が得られた．型温加熱冷却成形の有用性を広く検証できた点，また機械学習を活用した最適設計法が生産技術分野に活用できることを実証した点は学術的意義は高く，産業応用が可能な点を示したことは実用的にも有意義である．
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