デジタル印刷によるPVCゲルアクチュエータの高速・高精度自動製造プロセス開発

利用数字印刷开发PVC凝胶执行器的高速、高精度自动制造工艺

• 批准号: 16H06839
• 负责人: 古瀬 あゆみ
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-08-26 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H06839/
• 关键词: 可塑化PVCゲルアクチュエータ; 薄膜ゲル作製自動化; デジタル3D印刷; ソフトアクチュエータ; 高分子ゲル; デジタル印刷; インクジェット

本研究では, 高性能・高柔軟積層型可塑化ポリ塩化ビニル(PVC)ゲルアクチュエータの作製自動化を目指し, デジタル3D印刷技術に着目し, ゲル液を充填した塗布ヘッドを搭載した塗布システムで, 薄膜積層型PVCゲルアクチュエータの全自動作製を検討した。本年度は, 自動化プロセスの提案と, 塗布ヘッドの選定および塗布システムの構築を行った。さらに, 構築したシステムの最適塗布条件の検討を行った。塗布ヘッドにはピエゾ駆動式の1ノズルヘッドを用い, 溶液への耐性が高く, 広い粘度範囲の液体が塗布できるものを選定した。これを3軸ロボットに組み込み, 作図プログラムで任意の形状を決め, 位置情報と吐出信号の出力を同期させて塗布を行った。本システムで塗布した際に気泡の巻き込みや穴等の塗布ムラなくゲル膜が作製できる塗布ヘッドへの出力条件の抽出には, 15mmx15mmのパッチの作図パターンを用いて, 塗布後のゲル膜の状態から検討した。塗布ヘッドに出力するパルス電圧の出力パターンを調整して塗布条件を検討すると, 立上げ, 立下げ時間を700μs, 吐出周波数を20Hzとした際に比較的ムラなく塗布できることを確認した。さらに出力する電圧出力パルス振幅を調節すると, 約200μmまでのゲル厚の調整が可能で, パルス振幅30V印加時に30μm程度の薄いゲル膜を得られることを実証した。この結果から, 自動で任意形状のゲル膜を作製可能な塗布システムの構築を達成した。さらに本システムを用いて作製したゲルと柔軟電極を組合わせてアクチュエータを作製すると, 作製したアクチュエータは電圧を印加すると収縮し, 本手法で作製したゲル膜がアクチュエータとしての性能を有することを確認した。

This study aims to investigate the automatic production of high performance and high flexibility laminated plastic PVC (PVC), focusing on 3D printing technology, liquid filling and coating, and the automatic production of thin film laminated PVC. During the year, the proposal for automation, selection of coating materials and construction of coating systems were carried out. In this paper, the optimal coating conditions for constructing the coating system are discussed. The application of coating materials is very difficult, the resistance of solution is very high, and the viscosity of coating materials is very high. 3-axis rotation, rotation, arbitrary shape, position information, output, synchronization The coating system of the present invention is composed of a coating film, a bubble, a cavity, etc., and a coating force condition of 15 mm x 15mm, and a coating film after coating. The coating force is adjusted to the coating conditions such as stand-up time, stand-down time of 700μs and discharge cycle of 20Hz. For example, the voltage output can be adjusted to about 200μm, and the thickness can be adjusted to about 30μm when the voltage amplitude is 30V As a result, automatic coating of arbitrary shapes can be achieved. This method is used to determine the performance of the flexible electrode.

项目成果

可塑化PVCゲルアクチュエータ製造のための印刷技術を適用したゲル薄膜形成自動化技術の開発

使用印刷技术开发自动凝胶成膜技术，用于制造增塑 PVC 凝胶致动器

• 发表时间: 2017
• 作者: Masahiro Shimizu;Shunya Shimizu;Arinobu Katada;Mitsugu Uejima;Susumu Arai;古瀬あゆみ 橋本稔
• 通讯作者: 古瀬あゆみ 橋本稔