３Dプリンタ造形における製品内部設計手法の提案とCAD開発

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本研究は、３Dプリンタで造形する際に内部の形状を強度と形状寸法の両面から設計できるようにするため、（１）内部形状を設計するための指針の作成と（２）内部形状設計用CADの開発を目的としている。これは、部品の軽量化と強度の両面を最適化することができ、更に内部形状とそこに使用する材料を自由に変えることが可能であれば、従来にはない新しい機能を製品に付与することができると考えたからである。本年度はグラフィックスソフトウェア（Adobe社の3ds Max)のAdd-Inを利用し形状データをボクセルデータで置換する仕組みを整え、立体形状の内部をボクセルの大きさで制御するシステムを開発した。この開発したシステムを用い、内部構造を色々と変えた引張試験と曲げ試験用の試験片を作り、実験を行った。その結果、内部構造の違いにより実験結果が異なり、内部構造の形によっても機械的特性が変化することを確認した。更に各実験により試験片の破断する場所が変化することから、内部構造により破断場所を制御できることがわかった。これは製品の分解、リサイクルを容易にする技術として応用できそうである。また、別の研究テーマ「３Dプリンタを用いた樹脂型の製作」において、型内の冷却水管のを自動で作製する際に、本研究で開発したシステムを応用した。その結果、型内に人間の血管網のような複雑な冷却水管を作ることができた。これから作製した冷却水管の冷却特性を調べる実験を行い、水管の最適化を行う予定である。