2021 年度研究成果報告書

多色刷り金属付加製造による相転移するラティス構造の創製ー4Dプリントの開拓ー

研究課題

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研究課題/領域番号	19K22063
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分26:材料工学およびその関連分野
研究機関	大阪大学
研究代表者	小泉雄一郎大阪大学, 工学研究科, 教授 (10322174)
研究期間 (年度)	2019-06-28 – 2022-03-31
キーワード	Additive Manufacturing / 4Dプリント / 合金化 / 相転移 / 結晶構造 / 双安定性 / 異種金属 / 形状記憶
研究成果の概要	多色刷り金属付加製造（AM）を用いた相転移するラティス構造創製による4Dプリントの開拓に資する一連の研究を実施した。Ti合金/Cu複材粉末床溶融結合（PBF）の素過程となる溶融挙動の評価、混合粉末の分離機構の評価を行うとともに、金属への4Dプリントの適用の前段階として樹脂のPBFにより相転移するラティス構造を創成し、その力学特性と相転移挙動を評価した。さらにバイメタルを組み込んだラティス構造を作製し、温度変化にともなう相転移挙動を評価し、昇温・冷却による相転移が可能であることを示した。大型化、や造形物の外形状に応じたコンフォーマル化における課題を抽出し、設計指針を検討した。
自由記述の分野	材料工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	多色刷り金属AMの基礎として、複材粉末床の選択的溶融の基礎研究を行い、異材粉末床の境界領域の溶融における課題を示した。また将来重要となる混合粉末の分離回収法として振動分離の可能性を示し、実際に簡便に分離できる条件を見出した。また、相転移するラティスの4Dプリントの基礎となる、構造と特性の関係のデータ科学的手法を構築した。さらに、バイメタルを組み込んだラティス構造の温度変化による相転移挙動の研究を発展させた。本研究の成果は、多色刷り金属AMが高精度化した際に必要となる相転移するラティスの創成による4Dプリントの学術的基礎となり、新規メタ材料創成のための方向性を示す研究としての社会的意義がある。