2017 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of performance of micro-lattice panel and its optimization design
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15K05690
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
牛島 邦晴 東京理科大学, 工学部機械工学科, 准教授 (00349838)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ラティス構造 / 有限要素法 / 衝撃圧潰特性 / 熱伝導特性 / 吸音特性 / additive manufacturing |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はラティス構造の特性評価として（１）衝撃圧潰特性（実験，解析），（２）伝熱特性（熱交換器としての性能評価，数値解析），（３）音響特性（実験，解析），（４）曲げ強度特性（実験，解析）（５）形状最適化設計，（６）３Dプリンタで造形した生じた寸法精度の検証を実施した．
項目（１）の衝撃圧潰特性については材料（SUS630）のひずみ速度依存性が主であり，ラティス構造としての速度依存性は小さいことが判明した．項目（２）の伝熱特性については，従来のクローズドセル構造においては六角形のハニカム構造が熱交換特性に優れているが，ラティスのようなオープンセル構造になると，求められる熱量にもよるが，設計熱量が高ければ，ラティス（BCCZ）が優れた特性を持つことが判明した．項目（３）については，ラティスの吸音特性を実験により計測した．同時に，汎用FEMによる数値シミュレーション解析も行い，ラティスの吸音特性の傾向を検討した．その結果，今回のユニットセル形状のラティスでは2000HZ以上の部分で吸音効果が見られ，それより低い周波数領域では吸音効果が見られなかった．その原因としてラティスが持つ迷路度が小さいことが挙げられる．項目（４）の曲げ強度特性については，面板とコアの幾何形状の違いにより3つの崩壊モードが存在することをFEM解析により確認した．また，解析結果に基づき，それぞれのモードにおける崩壊荷重を理論的に求める計算手法を開発した．項目（５）の最適化設計については，グランドストラクチャー法をもとにした最適化プログラムを開発し，実際の造形条件（造形可能な直径ならびに梁の角度）を加味した最適化解析を行った．項目（６）については，各レーザ照射条件下で作製したラティス構造に対し，MicroCTを用いて断面形状を精査し，梁に生じる様々な形状不整とレーザ照射条件との関係について検討した．
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