| 研究課題/領域番号 |
20K14621
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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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小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 旭川工業高等専門学校 (2022-2023)
東京工業大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
中川 佑貴 旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 准教授 (50837739)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 3Dプリンティング / CFRP / レーザー / マルチマテリアル / テーラード / 炭素繊維強化樹脂 / レーザー接合 / 機械的接合 / 3D printing / Joining / Multi material |
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| 研究開始時の研究の概要 |
輸送機器のためのマルチマテリアル部材の製造のために，成形・接合同時3Dプリンティング法を開発する．複雑形状の製造が難しい炭素繊維強化樹脂(CFRP)部材を3Dプリンティングによって製造する．その際に直接金属部材に成形することによって，接合と成形を同時に達成する．CFRP部材の3Dプリンティング法として，レーザーを用いて炭素繊維と樹脂を接合する方法を検討し，強度に及ぼす成形条件の影響を定式化する．
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| 研究成果の概要 |
高い形状自由度を持つ炭素繊維強化プラスチック部材の製造のために，レーザーを援用した成形・接合同時3Dプリンティング方法を開発した．溶融積層造形方式の3Dプリンティングにおいて印刷中の樹脂層間に炭素繊維を挟みながらレーザーを照射することで，樹脂と繊維が接合し高強度化がなされた．また印刷中にカシメを形成しながら接合する成形・機械的接合同時3Dプリンティングによって，マルチマテリアル部材の印刷を可能とした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
輸送機器の燃費向上は温室効果ガス排出量の抑制に寄与する．輸送機器の軽量化は燃費を向上させることから，高比強度材料として炭素繊維強化プラスチック部品(CFRP)の適用が拡大している．CFRPは優れた機械的特性を持つが，炭素繊維が変形しないため，部品の形状に大きな制限がある．本研究は3Dプリンティングという高い形状自由度を持つ部品を製造できるプロセスを利用して，CFRP部品を簡単に製造することが出来る．このことにより部品形状の制限を緩和し，CFRPの適用を拡大させ，ひいては環境問題の解決に寄与できる．
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