Simultaneous process of 3D printing and joining for CFRP parts with high shape flexibility

本研究では，自由な形状を持つCFRP部材の製造と金属部材との接合を目的として，CFRP部材の成形・接合同時3Dプリンティング法の開発を最終目標としている．今年度はカシメを形成しながら金属部品上に樹脂部品を成形する成形接合同時3Dプリンティング法に関する論文を査読付き論文誌に発表した．カシメ形状を印刷できる3Dプリンティングの特性を活かして，素材を問わない接合方法が開発できた．また本手法は分解も容易でありリサイクル性に優れているという特性を持つ．この方法に対してレーザーを援用することで，カシメ部分の強度が向上し結果的に接合強度を向上させることが出来ている．また金属と樹脂のマルチマテリアル部品部材を想定していたが，本手法では異種樹脂の接合が可能となっており，適用範囲の拡大が期待される．異種樹脂同士の接合においては，ただ異種樹脂上にもう一種類の樹脂を印刷するのみでは全く接合されないが，二つのノズルを持つ3Dプリンターによって，2種類の樹脂を交互に一層ずつ印刷しながらカシメを内包することで接合可能となる．この時に樹脂によって適切な印刷温度が異なっていたり，線膨張係数が異なることに起因する接合の相性が存在する．この方法で硬質な樹脂とゴムライクな樹脂を組み合わせることで新しい製品が印刷可能となっている．具体的には馬の生産および成育過程における治療用装具への適用を検討している．現在はフィールドワークを行っている段階である．

本研究では，自由な形状を持つCFRP部材の製造と金属部材との接合を目的として，CFRP部材の成形・接合同時3Dプリンティング法の開発を最終目標としている．今年度はカシメを形成しながら金属部品上に樹脂部品を成形する成形接合同時3Dプリンティング法に関する論文を査読付き論文誌に発表した．カシメ形状を印刷できる3Dプリンティングの特性を活かして，素材を問わない接合方法が開発できた．また本手法は分解も容易でありリサイクル性に優れているという特性を持つ．この方法に対してレーザーを援用することで，カシメ部分の強度が向上し結果的に接合強度を向上させることが出来ている．また金属と樹脂のマルチマテリアル部品部材を想定していたが，本手法では異種樹脂の接合が可能となっており，適用範囲の拡大が期待される．異種樹脂同士の接合においては，ただ異種樹脂上にもう一種類の樹脂を印刷するのみでは全く接合されないが，二つのノズルを持つ3Dプリンターによって，2種類の樹脂を交互に一層ずつ印刷しながらカシメを内包することで接合可能となる．この時に樹脂によって適切な印刷温度が異なっていたり，線膨張係数が異なることに起因する接合の相性が存在する．この方法で硬質な樹脂とゴムライクな樹脂を組み合わせることで新しい製品が印刷可能となっている．具体的には馬の生産および成育過程における治療用装具への適用を検討している．現在はフィールドワークを行っている段階である．