| 研究課題/領域番号 |
21K03812
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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 | 東京都立産業技術高等専門学校 |
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研究代表者 |
青木 繁 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 名誉教授 (20106610)
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| 研究分担者 |
酒井 康徳 芝浦工業大学, システム理工学部, 准教授 (70774769)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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 | 超音波振動 / 振動応用技術 / 押付力 / 塑性変形 / 機械加工 / 超音波 / 摩擦攪拌 / 塑性流動 / 成形技術 / 複雑形状成型 / 表面機能制御 / 塑性加工 / マルチマテリアル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，既存のISFと比較して亀裂が生じにくく，成形と同時に表面機能も制御可能な新原理ISF技術「超音波加熱型ISF（Ultrasonic Heating-ISF）」を開発し，高精度かつ高付加価値なマイクロ部品成形を実現することを目的としている．この目的を達成するために
令和３年度には超音波加熱条件下での塑性流動特性の解明と加工シミュレーション、令和４年度にはU H - I S F 加工機の試作と加工条件の理論的な決定方法を構築、令和５年度には UH- I S F による表面機能制御やマルチマテリアル加工への応用について研究を進める．
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| 研究実績の概要 |
近年，フレキシブルかつ変種変量生産に対応可能な，薄肉で複雑形状を有する微細部品の製造技術が要求されている．これを満たすため，軟化させたシート状
材料に工具を押し当てて逐次成型するインクリメンタルシート成形（ISF）が，金型を必要としない手法として期待されている．一方で，既存のISFでは，加工原理に起因する亀裂の発生や精度の低さが指摘されており，高精度な複雑形状成形を実現する上で重大な課題である．本研究では，亀裂が生じにくく，成形と同時に表面機能も制御可能な新原理ISF技術「超音波加熱型ISF（Ultrasonic Heating-ISF）」を開発し，高精度かつ高付加価値なマイクロ部品成形を実現する．今年度は．超音波振動を加えながら成形加工する実験を行い，加工特性を実験的に評価するとともに，学術的な裏付けに基づいた最適加工条件の決定指針を確立することを目的とした．超音波振動を加えながら加工することによって潤滑が促進され、摩擦力が低減されることが明らかになった．超音波振動の振幅を大きくすると加工特性が向上することが明らかになり，振動数の影響は小さいことが明らかになった．加工速度については限界があることが確認された．実験結果を確認するためにモデルを構築し，解析を行ったところ，上記の特性を定性的に確認することができた． このことによって，最適な加工条件を決定するための指針を確立するための見通しが得られた．今後，定量的な評価をするために，これまでに構築したモデルを改良するとともに，さらに実験データを取得する．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
実験および構築したモデルを用いた解析によって，最適な加工条件を決定するための指針を確立するための見通しが得られた．最適な加工条件の決定指針を確定するためにはさらにこれまでに構築したモデルを改良するとともに，実験データを取得する必要がある．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はさらに実験データを取得し、構築したモデルの改良を行って、これまで得られた結果を含めて定量的な評価を行い，その結果から最適な加工条件を求める．さらに得られた結果を実用的にまとめ，実際の加工に応用することができるようにする．
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