セルロースナノファイバーの積層造形に適する連続繊維配置設計法の構築と製作物の評価

适用于纤维素纳米纤维增材制造的连续纤维排列设计方法的构建及制成品的评价

基本信息

  • 批准号:
    20K04227
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本申請課題ではセルロースナノファイバー(CNF)材料を機械部品として実用的に利用するための製造方法として、連続繊維と樹脂との複合材料を積層造形する方法に着目し、この製造方法に適する繊維配置設計法の確立を目指している。これを実現する方法として、連続繊維を切らずに表面を包み込むように積層する曲面積層法を開発し、その上で、要求強度に見合う繊維の位置と方向を自動的に算出する造形パス設計法を構築する。令和4年度は、これまでの研究成果を総合して最終成果とするための課題を具体的に設定し、実施した。目的の実現に必要なソフトウェアアルゴリズムとして、スライスアルゴリズム、強度モデル変換アルゴリズム、造形パス生成アルゴリズムの3つがある。スライスアルゴリズムについては、既にz軸回りの任意の平面でスライスできるようになっている。本年度は、適切なスライス平面を導出する強度モデル変換アルゴリズムの開発に向けて、強度シミュレーションの実現手段の検討および構築を行った。強度モデル変換アルゴリズムは要求強度に見合う繊維配置を導出するものであり、強度シミュレーションがこれを構築する上での重要な位置づけとなる。通常のソリッドモデルであれば市販の有限要素法(FEM)ソフトウェアで可能だが、連続繊維が押し出された形状は複合材料であり、かつ複雑形状でモデル化が困難なため、市販のFEMソフトウェアに持ち込むことができない。このためコンピュテーショナルデザインの技術を用いて、複雑な構造であっても押出し形状の特長を利用して画一的にモデル化するアルゴリズムを開発した。造形パス生成アルゴリズムとしては、6軸ロボットアームを双腕にして軸数をさらに増やし、動作プログラムにはオープンソフトウェアであるROS2を採用して、特異点回避を行う造形パス生成アルゴリズムの開発を行い、これにより上向きを含む任意の向きへの造形を実現した。
This application subject で は セ ル ロ ー ス ナ ノ フ ァ イ バ ー (CNF) material を machinery product と し て be used に using す る た め の methods と し て, even 続 繊 d と resin と の を composite laminated plastic す に る method with し, こ の methods に optimum す る 繊 の d configuration design method to establish を refers し て い る. こ れ を be presently す る method と し て, even 続 繊 d cut を ら ず に surface を package み 込 む よ う に horizon す る qu area layer method を open 発 し, そ の で and requested to see us strength に う 繊 d の position と direction を automatic に calculate す る plastic パ ス を design method to construct す る. The specific に setting <e:1> and implementation た of the <s:1> research results を総 and <s:1> て final results of the とするため とするため project を in the 4th year of Reiwa. Purpose の be presently に necessary な ソ フ ト ウ ェ ア ア ル ゴ リ ズ ム と し て, ス ラ イ ス ア ル ゴ リ ズ ム, strength モ デ ル variations in ア ル ゴ リ ズ ム, plastic パ ス generated ア ル ゴ リ ズ ム の 3 つ が あ る. ス ラ イ ス ア ル ゴ リ ズ ム に つ い て は, both に z axis back り の で の planes ス ラ イ ス で き る よ う に な っ て い る. This year は, appropriate な ス ラ イ ス plane を export す る strength モ デ ル variations in ア ル ゴ リ ズ ム の open 発 に to け て, strength シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の be now means の beg お 検 よ び line build を っ た. Strength モ デ ル variations in ア ル ゴ リ ズ ム は requested to see us strength に う 繊 d configuration を export す る も の で あ り, strength シ ミ ュ レ ー シ ョ ン が こ れ を build す る on で の important position な づ け と な る. Usually の ソ リ ッ ド モ デ ル で あ れ ば city vendor の finite element method (FEM) ソ フ ト ウ ェ ア で may だ が, even 続 繊 d が detain し out さ れ た shape は composite で あ り, か つ complex shape 雑 で モ デ ル change が difficult な た め, city vendor の FEM ソ フ ト ウ ェ ア に hold ち 込 む こ と が で き な い. こ の た め コ ン ピ ュ テ ー シ ョ ナ ル デ ザ イ ン を の technology with い て, complex 雑 な tectonic で あ っ て も extruding し shapes の specialty を using し て draw a に モ デ ル change す る ア ル ゴ リ ズ ム を open 発 し た. Plastic パ ス generated ア ル ゴ リ ズ ム と し て は, 6 axis ロ ボ ッ ト ア ー ム を double に し て number axis を さ ら に raised や し, action プ ロ グ ラ ム に は オ ー プ ン ソ フ ト ウ ェ ア で あ る ROS2 を using し て line, specific points to avoid を う plastic パ ス generated ア ル ゴ リ ズ ム の open 発 を い, こ れ に よ り on to き を containing む random の き へ の The form を actually appears as た.

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Design for Motion Range of Joint Braces Using Geometric Patterns and Fabrication by AM
使用几何图案设计关节支架的运动范围并采用增材制造制造
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuki YAMAHASHI;Toshitake TATENO
  • 通讯作者:
    Toshitake TATENO
Graph-based Optimization of Continuous Extrusion Path in FRP-AM for Compliant Mechanism Fabrication
基于图形的 FRP-AM 连续挤压路径优化,用于柔性机构制造
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Koki JIMBO;Toshitake TATENO
  • 通讯作者:
    Toshitake TATENO
円弧ばねを用いた擬人化ハンドの一体成形に関する研究
弓形弹簧拟人手整体成型研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhang Jihan;劉陽;倉林大空,舘野寿丈;平野雅大,舘野寿丈
  • 通讯作者:
    平野雅大,舘野寿丈
Curved Surface Deposition in Additive Manufacturing for Cloth Products Using Composite Material with Continuous Fiber
使用连续纤维复合材料增材制造布制品中的曲面沉积
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kosuke KUROKAWA;Tadashi WARAGAI;Toshitake TATENO
  • 通讯作者:
    Toshitake TATENO
FEM Simulation as an Element Based on Infill Pattern Structures Fabricated with CFRP-AM
FEM 模拟作为基于 CFRP-AM 制造的填充图案结构的元素
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

舘野 寿丈其他文献

舘野 寿丈的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('舘野 寿丈', 18)}}的其他基金

部品リユースを促進するコンフォーマル積層造形に向けた構造設計法の確立と製作物評価
建立促进零件再利用的保形增材制造结构设计方法和产品评估
  • 批准号:
    23K03636
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.66万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
機械部品に装着された記録素子を用いた分解組立支援システム
使用附在机械部件上的记录元件的拆卸和装配支持系统
  • 批准号:
    14750091
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 2.66万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了