3Dプリンタによる位相最適化コア層CFRPサンドイッチ構造のテーラーメイド設計

2017 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05770
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
• 研究機関: 千葉工業大学
• 研究代表者: 鈴木 浩治 千葉工業大学, 工学部, 教授 (70322427)
• 研究分担者: 高戸谷 健 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究領域リーダ (40344254)
• 研究協力者: 塚田 護公
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: サンドイッチ構造 / 軽量化 / 位相最適化 / 構造最適化 / 複合材料 / 有限要素法 / SIMP法 / X線CT

研究成果の概要

本研究ではサンドイッチ構造コア層を汎用FEM解析コードMSC Nastranを用いて位相(トポロジー)最適化し，さらに３Dプリンタ成形するという，本構造のテーラーメイド設計・製作の新たな手法を提案した．具体的には中実コア層から出発し，剛性や衝撃吸収エネルギーなど所望の目的関数に対し，重量制約条件の下，密度法(SIMP法)による位相(トポロジー)最適化によりコア層の最適かつ合理的な形態を創出し，熱溶解積層造形(Fused Deposition Modeling, FDM)型3Dプリンタを用いて実際に供試体を成形した．さらに供試体のX線CT撮像や特性評価試験より本研究の妥当性化や有用性を示した．

自由記述の分野

複合材料工学