Quality assurance by systematized modeling of uncertainties and stochastic prediction of fatigue life for 3D printing

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１．歯科補綴物（クラスプ）の疲労寿命：　計画的に試験本数を増やし、標準偏差を取得し、疲労寿命のばらつきを含めた確率的予測手法を開発した。異なる形状をしたクラスプに適用し、妥当性確認にも成功した。人工唾液に2週間浸漬する実験も行ったところ、純チタンでは浸漬の影響は認められなかったが、チタン合金では浸漬による疲労寿命の低下が認められた。破面観察も行い、初期欠陥の影響の考察を含め、疲労挙動を明らかにした。設計段階で疲労寿命をばらつきも含めて予測することが可能となり、品質保証に有用であるとの結論を得た。２．幾何的精度に関する研究：（１）円孔の造形不良について、積層角度依存性を調査した結果、粉末でセルフサポートされた円孔の場合、材料の密度が高い方が円孔のゆがみは少ないことを見出した。円孔径、平板の寸法、複数の円孔の配置の影響についても調査し、提案した円孔のゆがみを記述するパラメータの有効性を確認した。積層角度をパラメータとして内挿補間が可能な計測データベースを用いた確率的FEAを実施した結果、未経験の造形角度であっても、造形前に力学的挙動を予測・評価することが可能となり、造形品の品質保証に有用であるとの結論を得た。（２）クラスプの幾何的精度を調査すべく、造形姿勢とサポートを変えた3種類のクラスプのマイクロCT撮像と分析を行った。幾何的精度を定量的に議論できるよう、計測方法を考案した。３．チタン合金積層造形用のサポート内ミクロ構造の等価物性値の解析：　サポートの密度を決定するミクロ構造のスペーシングをストラット幅で除した正規化された設計パラメータに対する等価なヤング率、横弾性係数、熱伝導率の予測に成功した。造形不良の発生頻度が同じであれば、発生位置は等価物性値に影響を及ぼさないことがわかった。これにより、造形プロセスシミュレーションに有用な情報を提供することができた。