2021 Fiscal Year Annual Research Report
Developing highly functional 3D-printing technologies supported by advanced programming methodologies
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18K19788
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
上田 和紀 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10257206)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| Keywords | 3D印刷 / 部品化・組合せ技術 / 造形パラダイム / 高水準モデリング / 継手・仕口 / スペースフレーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱可塑性樹脂を用いた積層型3D印刷の部品化・組合せ技術の確立とその実証を目標に，以下の研究開発を実施した．
(1) モジュール結合による大規模構造物の構築技術：
3Dプリンタの寸法限界を超える造形を可能にするためには，造形物どうしの結合技術の確立が重要である．木材の組合せだけで強固な結合を実現した日本建築の伝統構法を参考に，3D印刷物のスケールにふさわしい相互結合技法を開拓した．最重要な技法は棒材の追っ掛け大栓継ぎで，4mm～6mm角の棒材を結合するための適切なパラメタを定め，引張試験と曲げ試験を行って特性を定量的に評価するとともに，荷重限界を超えた場合の破壊の起き方を調査した．次に，細い棒材の接続技術の応用として，相互接続可能なトラス構造モジュールを設計して次項の実証実験を行うとともに，モノリシックな印刷が困難な三次元トラス構造（スペースフレーム）の3D印刷技術を新たに開拓した．これは追っ掛け大栓継ぎに加えて，長ほぞ込み栓打ちおよび相欠き継ぎを用いるもので，実際にPETG素材でスペースフレームを構築して曲げ試験を行うとともに，破壊および修理実験を通じて技法の有効性を確認した．これらの成果を，任意サイズ構造物用のカスタマイズ可能なモジュール部品としてGithub等からオープンソース公開した．
(2) 大型プロッタの構築と試験：
実証実験として，実用レベルの大型ホワイトボード用プロッタの構築と試験を行った．垂直レールは前項で述べた多数のトラスモジュールから構成し，その上をプロッタヘッドがCoreXY駆動で走行する構成とした．プロッタヘッドはごく少数の部品を除くすべての構成部品を3D印刷してネジを用いずに組み立てることに成功し，長時間の試運転を通じて，相互固定以外に加えて回転や摺動等の部品間インタフェースも3D印刷技術によって実用レベルで実現可能であることを示した．
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Research Products
(3 results)
