| 研究課題/領域番号 |
17K06827
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| 研究機関 | 呉工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
山脇 正雄 呉工業高等専門学校, 電気情報工学分野, 教授 (70700128)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | CFRP成形技術 / ３Dプリンタ積層造形 / CFRPプリフォーム成形 / ホットプレス処理 / ロボットアーム成形 |
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| 研究実績の概要 |
ホットプレス処理により成形を行う実験を進めてきたが、金型はプリヒートが必要であり、金属製を採用することが基礎実験を進めるためには当面必要と判断した。鉄で仮金型を試作して実験を進めている。
CFRPのプリフォームを精密に積層造形するために、現有の３Dプリンタで改良動作などの検討を進めたが、XYZ方向にしか動作しない現行方式では繊維配設の自由度に制約がありことが顕著となり、ロボットアームを用いた３Dプリンタを開発する必要性が分かってきた。このため、今年度の予算で購入できるロボットアームを選定し（当初計画手では金型を作成するための加工機や３Dプリンタを購入予定であった）、積層造形できる装置の開発に着手した。まだ基礎的な段階であるが樹脂を用いたプリント動作が確認できた。
研究にはターゲットの選定が重要であるが、今年度は歯車形状およびスプリング形状を作る基本実験を実施した。歯車形状は現行の３Dプリンタではプレス型に沿わせてプリフォームを成形することが困難であったが、金型の改善により試作することができた。来年以降はロボットを用いた立体造形を実施する予定である。また、スプリング形状は、既存３Dプリンタのステージをマンドレル型に改造したプリンタを試作し、CFRPのプリフォームを形成できるようになった。簡易金型を作成し、ホットプレス処理を行った結果、形状的にはほぼ設計どおりの形状に仕上がり、スプリングの強度としても改善できる方向であることが確認できた。
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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
CFRPプリフォームを試作し金型を用いたホットプレスにより小型部品を成形する実験を実施することができ、基本的なデータを採取することができた。
小型部品としては、傘歯歯車とスプリングの形状を試作することができ、ホットプレス処理によりその効果が確認できた。
今回の予算では金型などの試作方法も検討する予定であったが、それよりも優先順位が高い、積層造形の自由度を確保することが必要であることが判明した。このため、積層造形装置としてロボットアームを用いた３Dプリンタの開発に着手するという研究方針に変更した。装置を導入し、基本的な動作を確認することができた。これらの結果を予定通り学会で発表することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
CFRPプリフォームを形成する技術として、ロボットアームを用いた繊維配設技術の研究を進める。基本的な動作は確認できたが、３次元データに沿ってロボットアームの制御を行う必要があり、そのためのソフトウエア開発が重要になる。
CFRPのプリフォームとしては、スプリングのプリフォーム形成精度と金型精度を向上させ、CFRPも持つ弾性係数でまで実現できるスプリングを目指す。また歯車の試作では、プリフォームをロボットアームで試作することを検討するが、実施は次年度になる予定。他のターゲットとなる小型部品の検討もあわせ実施する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
学会発表の旅費として利用したかったが、物品費として部品等の購入金額が増えてしまったため、別の資金で手当てしたため小額の残金となってしまった。次年度にあわせて、旅費あるいは物品購入の中で使用する予定である。
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