| 研究課題/領域番号 |
18K14019
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| 研究機関 | 弓削商船高等専門学校 |
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研究代表者 |
福田 英次 弓削商船高等専門学校, 電子機械工学科, 助教 (30536553)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ポリエーテルエーテルケトン / ３Dプリンター |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，生体材料の一種であるポリエーテルエーテルケトンを高い負荷のかかる人工関節においても適用可能な強度に強化することを目的としている．
平成30年度は，ポリエーテルエーテルケトンの強化のために必要な３Dプリンターの構築および試作造形を行い，得られた造形体の物性を評価することを目的としている．3Dプリンターの構築では，一般的な樹脂材料と比較して融点の高いポリエーテルエーテルケトンを溶融するために，400度程度まで加熱できるようヒートノズルを改良した．また，それに伴い，周囲の部品等に耐熱対策を行った．試作造形においては，種々の造形条件（溶融温度，積層ピッチ，走査速度，走査ピッチなど）や造形体と3Dプリンターの土台との定着方法について検討し，概ね３Dモデル通りの形状が造形できる基礎となる造形条件を見出した．その後，基礎となる造形条件を基に，造形条件の１つである造形時の走査速度がポリエーテルエーテルケトン造形体の機械的性質に及ぼす影響について調査した．造形時の走査速度を変化させることで，ポリエーテルエーテルケトン造形体の最大引張強さおよび引張変形強度に変化が認められた．このことは，造形条件を変化させることで，得られるポリエーテルエーテルケトン造形体の機械的性質を制御できることを示唆している．
令和元年度は，造形条件が，ポリエーテルエーテルケトン造形体の結晶部の配向性や結晶化度に及ぼす影響について明らかにすることを目的としている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成30年度は，ポリエーテルエーテルケトンの強化のために必要な３Dプリンターの構築および試作造形を行い，得られた造形体の物性を評価することを目的としている．3Dプリンターの構築では，一般的な樹脂材料と比較して融点の高いポリエーテルエーテルケトンを溶融するために，400度程度まで加熱できるようヒートノズルを改良した．また，それに伴い，周囲の部品等に耐熱対策を行った．試作造形においては，種々の造形条件（溶融温度，積層ピッチ，走査速度，走査ピッチなど）や造形体と3Dプリンターの土台との定着方法について検討し，概ね３Dモデル通りの形状が造形できる基礎となる造形条件を見出した．その後，基礎となる造形条件を基に，造形条件の１つである造形時の走査速度がポリエーテルエーテルケトン造形体の機械的性質に及ぼす影響について調査した．造形時の走査速度を変化させることで，ポリエーテルエーテルケトン造形体の最大引張強さおよび引張変形強度に変化が認められた．以上のことより，現在までの進捗状況は，概ね順調に進展している．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度は、3Dプリンターの造形条件が、結晶部の配向度および結晶化度に及ぼす影響を明らかにする。（物品費：３Dプリンター用ポリエーテルエーテルケトン素材（前期・後期）、３Dプリンター関連用備品・消耗品（前期・後期）、試験・分析関連用備品・消耗品（前期・後期）／旅費：試験・分析施設での試験・分析（前期・後期）、国内学会発表（後期）／その他：試験・分析装置使用料（前期・後期）など）さらに、当初計画に加えて、作製したポリエーテルエーテルケトン造形体にレーザを照射することで変化する結晶部の配向度および結晶化度についても調査する。（物品費：レーザ加工機，ワークステーション，レーザ描画ソフトウエア（前期））
令和2年度は、3Dプリンターを活用して得られる結晶部の配向度および結晶化度が機械的性質（強さ、しなやかさ、延性、衝撃吸収性およびそれらの異方性）に及ぼす影響を明らかにする。（物品費：３Dプリンター用ポリエーテルエーテルケトン素材（前期）、３Dプリンター関連用備品・消耗品（前期・後期）、試験・分析関連用備品・消耗品（前期・後期）／旅費：試験・分析施設での試験・分析（前期・後期）、国内学会発表（後期）／その他：試験・分析装置使用料（前期・後期）など）
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