| 研究課題/領域番号 |
21K02112
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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08030:家政学および生活科学関連
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| 研究機関 | 共立女子大学 |
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研究代表者 |
村瀬 浩貴 共立女子大学, 家政学部, 教授 (60525509)
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| 研究分担者 |
古川 貴雄 共立女子大学, 家政学部, 教授 (70262699)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 3Dプリンティング / Additive Manufacturing / 被服 / E-テキスタイル / スマートテキスタイル / 3D Printing / 被服材料 / 3Dプリンタ / 付加製造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
3Dプリンティングの技術を応用して，衣服を作る技術を開発する。研究代表者は，平行に配置した糸間を樹脂の3Dプリンティングで連結した新規な布の製造技術を着想した。既存の3Dプリンタを用いて試作品を作製し，短時間で柔軟な布状構造体が得られることを確認済みである。この布状構造体は織物でも編物でもない「第3の布」と言える。本研究では，この3Dプリンティングによる布状構造体を，立体的な衣服の形状に造形する技術を開発する。さらに，3Dプリンティングの自由な造形機能を利用して，衣服に心拍センサーや発光デバイスを組み込んだスマートウエア化の検討にも取り組む。
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| 研究実績の概要 |
本研究では３Dプリンティングの技術を応用し，繊維とプラスチックを複合化させた衣服を作製する技術を開発することを目的としている。具体的に着想したアイディアは以下の２つである。①綿糸などの1本の糸を一筆書きのように配列させて平面を充填し、その表面に3Dプリンティングで薄い樹脂パターンを描画して布状体を得る。服の形状を複数のパーツに分割し、上記の布状体からなるパーツとして服を構成する。この時、各ピースは頂点で糸を共有しており、1つの服が1本の糸でできている。②3Dプリンタのノズルに綿糸と熱可塑性ポリウレタン（TPU）糸を供給し、ノズルから吐出した糸を３Dプリンティングの技術で積層して服を造形する。この際に、ノズルの熱で溶融したTPUは接着剤として機能して糸間を接合する。2021年度は、主に①の検討を行った。上記の方法で綿糸とTPUを複合化して作製した布状体による18個のパーツを作製し、一着の服に組み上げた。全てのパーツは綿糸を共有しており、連続した１本の糸を用いて服を構成することが可能であることを実証した（本成果を2022年度に学術誌に投稿・掲載済み）。また、実際に着用することはできないが丈30 cmほどの小さな衣服モデルで、パーツに分割することなく１本の糸で一着の服が構成できることも実証した。2022年度は、主に②の検討を行った。従来の３Dプリンタでは樹脂を吐出するノズルはX Y Z軸上の直交座標系で定義される軸上をモータ駆動するタイプが主流である。一方、衣服は基本的に円筒状の形状をしており円筒座標的にノズルを駆動する方が合理的であると考え、新しい３Dプリンタを開発した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
着想した３Dプリンティングの技術を応用して実際に服を作製することに成功しており、概ね予定通りの成果を挙げている。また、本研究で開発した新規な布状体は従来の織物や編物とは異なる伸縮特性を示すことを見出した。この技術はコンプレッションウエアやファンデーションなどへの応用が可能と考えている。応用面も含めて順調に研究が進捗していると判断した。2022年度は糸と樹脂を同時供給できる新しい３Dプリンタの開発に注力し、プロトタイプを完成させた。現在は、このプロトタイプ機を用いて衣服状の構造を造形する技術を開発中である。2023年度は、本研究課題で開発した技術をさらに発展させるとともに、また合わせて本技術を応用した衣服への電子デバイスの実装技術の検討も行う。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は、3Dプリンタのノズルに綿糸と熱可塑性ポリウレタン（TPU）糸を供給し、ノズルから吐出した糸を３Dプリンティングの技術で積層して服を造形することができる装置の開発を継続し、プロトタイプ機に改良を加えながら同装置での衣服製作の実証を行う。また合わせて本技術を応用した衣服への電子デバイスの実装技術の検討も行う。
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