| 研究課題/領域番号 |
21K04344
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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23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
寺西 浩司 名城大学, 理工学部, 教授 (30340293)
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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 |
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 3Dプリンター / モルタル / セメント系材料 / 繊維 / レオロジー / チクソトロピー / 静的降伏応力 / 回転粘度計 / 短繊維 / デジタルファブリケーション / 情報化施工 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
押出し方式の3Dプリンティングを建築工事に適用しようとする場合、プリンティング材料には、輸送管内をノズルまで圧送する段階で「押出し性」が要求される一方で、ノズルから吐出されて積層される段階で「自立性」が要求される。これら2つの要求性能はトレードオフの関係にあり、両方の性能を十分に両立できるような方法は現時点では見出されていない。そこで、本研究では、押出し性と自立性を両立可能なセメント系材料の開発やプリンティング方法の確立に取り組む。また、3Dプリンティングにおける生産上の各種要因が押出し性および自立性に及ぼす影響を調べるとともに、これらの性能を評価する簡易試験方法を提案するための検討も行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、まず、セメント系材料のチクソトロピー性の合理的な評価方法を確立した。次に、チクソトロピー性を効果的に付与することで押出し性、積層性および閉塞抵抗性を同時に満足する3Dプリンティング用モルタルを開発した。そして、3Dプリンターによる押出し・積層試験を行い、その性能を確認した。また、このほかに、急硬タイプの3Dプリンティング用モルタルの開発の道筋をつけた。さらに、3Dプリントされたモルタル積層体の層間の付着強度や耐久性が低下しにくいプリンティング方法を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
建設用3Dプリンターのためのモルタルを、その要求性能と照らし合わせながら、レオロジーに基づき理論的に開発した点に学術的意義がある。また、建設3Dプリンティングのための材料は、これまでも3Dプリンターメーカーにより独自に開発されてきたが、その構成材料や調合は非公開であった。このような状況下において、本研究の成果が公開され、だれもが汎用の3Dプリンティング用モルタルを使用できるようになったことで、建設3Dプリンティングの今後の普及に弾みがつくことが期待される。
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