【特集】3Dプリンタ向け材料・技術の活用動向
★3Dプリンタは適用可能な材料が多種多様で,加えて複雑な形状も高精度かつ再現性よく作製できることから,様々な場面で利用されています。活用分野のひろがりに伴う材料や技術の研究開発も盛んに取り組まれており,注目を集めております。本特集では,3Dプリントに関わる材料・技術の研究および各分野への活用について紹介いたします。
＜著者一覧＞
竹澤晃弘 早稲田大学
鳴嶋弘明 (株)ニコン
小池綾 慶應義塾大学
三木崇之 DIC(株)
小川純 山形大学
武田亘平 愛知工業大学
石田哲也 東京大学
Ding Hanlin 筑波大学
辻村清也 筑波大学
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【特集】3Dプリンタ向け材料・技術の活用動向
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ラティス構造とレーザーパスの最適化による金属AMの残留変形低減
Reduction of Residual Deformation of Metal Additive Manufacturing by Lattice Structure and Laser Path Optimization
粉末床溶融方式の金属積層造形において,造形過程で発生する残留変形の低減は課題である。一つの解決法は,溶融池から発生する残留応力の非対称性を考慮してレーザーパスを工夫することである。また,別のアプローチとして対象物の内部にラティス構造を形成し,剛性に分布を持たせる方法がある。本記事ではこれらの同時最適化を行った研究を紹介する。
【目次】
1 はじめに
2 固有ひずみ法
3 最適化問題の設定
4 結果と考察
5 おわりに
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ニコン AMの取り組みとDED方式による補修ソリューションの提案
Nikon: AM Initiatives and DED Repair Solutions Proposal
ニコンでは,材料加工を推進していくにあたりデジタルマニュファクチャリング事業を立ち上げた。レーザーを用いた高精度除去加工機,金属3Dプリンターなどデジタルデータを活用した新たなモノづくりにマッチした加工機を販売している。今回は新たなモノづくりの取り組みの中で,金属3Dプリンターを用いた補修ソリューションについて紹介する。
【目次】
1 ニコンAMの取り組みと将来展望
2 Lasermeisterシリーズ 金属3Dプリンターの活用
2.1 ニコンが金属プリンターを手掛ける背景
2.2 エントリーモデル機から産業用向け機器への展開
3 新機種Lasermeister300A/SB100について
3.1 新機種の開発背景について
3.2 タービンブレードの上部摩耗を想定した補修プロセスの一例
3.3 金型補修を想定した事例
3.4 造形品の品質について
3.5 新たなものづくりへの提案
4 まとめ
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高重力場3Dプリンタの開発に向けた取り組みと展望
Challenges and Future Works for Development of High-gravitational 3D Printer
加工精度や加工効率を向上させるために,加工プロセスの安定化は生産工学における恒久的なテーマといえる。近年の宇宙工学では,無重力場で加工プロセスが不安定化することが課題となっているが,本研究は逆転の発想をもって,高重力場において3Dプリンタの飛躍的な安定化をもたらし,圧倒的な加工精度と加工効率を実現する高重力場3D造形を提案する。
【目次】
1 緒論
2 高重力場AMの原理
3 高重力場PBFの実験
4 高重力場AMの展望
5 結論
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樹脂設計による光造形用3Dプリンタ材料の機械物性向上検討
Mechanical Property Improvement of Stereolithography Material via Resin Design
光造形法による3Dプリンティング技術の適用範囲を広げるためには,現行材料における問題点である,「耐熱性と耐衝撃性のトレードオフ」を解消する必要がある。本報では,DICが有する樹脂合成技術,特にウレタンアクリレートの合成技術を応用し,このトレードオフを解消するために実施した検討内容について報告する。
【目次】
1 はじめに
2 光造形法
3 ウレタンアクリレートの合成
4 サンプル作製
5 耐熱性向上検討(耐熱性材料開発)
6 耐熱性と耐衝撃性の両立(タフ材料開発)
7 工業用材料 ラインナップ
8 まとめと今後の展望
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やわらかモノづくりにおける3Dプリンティング技術
3D Printing for Soft Fabrication
昨今 3Dプリンター技術の進展により,モノづくりの現場において3Dプリンターの活用事例が増えている。従来では 3D加工が難しいソフトマター材料においても,3Dプリンターで容易に立体化できるようになり,材料の物性と構造化による新たな機能性の追求がなされている。本稿は筆者のこれまでのソフトマターの 3Dプリンティングを中心とした研究開発事例を紹介する。
【目次】
1 緒言
2 やわらかアニマロイドによる新しいコミュニケーション媒体の形
3 3Dプリンター技術を駆使した新たなマッシュルーム生産技術
4 口腔構造のやわらかモノづくりから作り出す高精度な食感識別AI
5 緒言
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FDM3Dプリンタを利用した形状記憶ポリマー素子の開発
Development of Shape Memory Polymer Elements by FDM 3D Printing
大きな変形も加熱により回復することが可能な形状記憶ポリマー(SMP)と任意形状を簡単に造形可能な熱溶融積層造形(FDM)3Dプリンタを組み合せることで,SMPの分子配向を用いたアクチュエータが作製可能であり,本研究では,FDM3Dプリンタを用いて加熱により動作するSMPアクチュエータを作製し,その変形特性について明らかにする。
【目次】
1 緒言
2 供試材とFDM3Dプリンタ
3 造形方向と変形特性
4 造形速度と曲がり変形挙動
5 往復挙動を示す曲がりアクチュエータ
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建設分野における3Dプリンティング技術の開発動向
Development Trends of 3D Printing Technology in the Construction Field
本稿では,建設分野における3Dコンクリートプリンティング(3DCP)技術の最新動向を紹介する。国内外の研究や学会の活動並びに実用化の事例を紹介し,3DCPの利点と課題を述べる。型枠不要による省力化や構造物の性能向上などの可能性を探るとともに,今後の土木構造物への適用に向けた方向性について述べる。
【目次】
1 建設3Dプリンティング技術を取り巻く学会の動き
2 建設用途で使用される3Dプリンティング技術
3 3DCPの特徴を活かした新しい技術開発の例
4 まとめ
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[Material Report-R&Dー]
次世代ウェアラブル発汗モニタリングデバイスの開発
-超親水性スポンジで安静時の発汗も逃さない
Nature-Inspired Superhydrophilic Biosponge as Structural Beneficial Platform for Sweating Analysis Patch
活動時の汗だけでなく,従来の技術では計測が困難だった安静時の発汗(不感蒸泄)を連続的にモニタリングするウェアラブルデバイスを開発した。独自に開発した超親水性スポンジを用い不感蒸泄を速やかかつ確実に捕捉することが可能になった。ヒトに装着し,長時間にわたる発汗量と発汗速度,汗の各種イオンや代謝物を計測した。
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[Market Data]
半導体関連装置の用途別動向
【目次】
1 露光装置
2 エッチング装置
3 CMP装置
4 モールディング装置
5 フリップチップボンダー
6 半導体試験装置
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[Material Profile]
N,N-ジエチルアニリン
フマル酸