| 研究課題/領域番号 |
20K20980
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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20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
鈴森 康一 東京工業大学, 工学院, 教授 (00333451)
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| 研究分担者 |
難波江 裕之 東京工業大学, 工学院, 助教 (90757171)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | メカトロニクス / ３Dプリンタ / 氷 / ゴム成形 / 3Dプリンタ / 3Dプリンター / 水 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低温下で水(H2O)を材料とした３Dプリンティング技術を開発する．さらに，造形した氷の構造体形状を樹脂に転写し複雑な空間を有する立体物の造形を行う．
現在の３Dプリンタでは，形状が複雑になるとサポート材は容易には除去できない．氷をサポート材あるいはモールドの鋳型として用いれば，常温常圧下で容易に除去である．人体や環境への負荷もない．本研究によって，微細流路を内部に有するマイクロリアクタやμTAS等が造形できるようになり，３Dプリンタの造形適用範囲が格段に広がる．
本研究では，水特異の現象を利用した工夫を導入することにより極めて短時間の相転移を実現し，精密な造形や空間の多い構造物の造形を実現する．
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| 研究成果の概要 |
水を材料とした３Dプリンティング技術を開発し，氷構造体を樹脂に転写することで，複雑な空間を有する立体物の造形を目的とした．
まず，減圧による水の凝固現象の利用と低温冷却液内での造形を試みた．前者については液相を維持する圧力が高いため吐出時の水速度が速く造形に至らないことがわかった．後者に関しては水の表面エネルギーが大きいため水が固まって吐出されてしまい成形ができなかった．
そこで新しく「ブロックアセンブリ法」と名づける成形法を考案した．微小な直方形の氷を製造し，これを積んで３D構造とする手法である．ジャングルジム状の構造体の成形に成功し，これを用いて流路を持つ樹脂製の構造体の成形に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在の３Dプリンタに共通する大問題の一つはサポート材の除去である．通常，サポート材は機械的に壊すか，熱や溶剤で溶かして除去するが，どの場合も形状が複雑になると容易には除去できない．氷をサポート材あるいはモールドの鋳型として用いれば，常温常圧化で容易に除去できる．人体や環境への負荷もない．本研究によって，たとえば微細流路を内部に有するマイクロリアクタやマクロTAS，従来の方法ではサポート材が除去できず造形不可能だった複雑な３D構造体，等が造形できるようになり，３Dプリンタの造形適用範囲を格段に広げる．
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