低強度から高強度までの自在な力学機能設計が単一材料で可能に

<plone.namedfile.file.NamedBlobImage object at 0x7f1830c814a0 oid 0x6770c6 in <Connection at 7f1869f4bca0>>

2025-01-08

engineering

{'items': [{'key': '93odu', 'term': '金属3Dプリンティング', 'description': {'blocks': [{'key': '7tscb', 'text': '元々は、複雑で精緻な三次元構造を作製可能なテクノロジーであるが、著者らの研究によって、材質特性としての結晶配向性を広範囲に制御可能な手法でもあることが証明された。すなわち、形状と材質を同時に制御可能である。その中で、今回は、粉末を出発材料とし、レーザで粉末を選択的に溶融・凝固させた層を積層していくレーザ粉末床溶融結合（LPBF）法を用いている。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '6u8at', 'term': '<111>', 'description': {'blocks': [{'key': '4sebg', 'text': '立方晶系の結晶構造（体心立方構造や面心立方構造）を持つ結晶における結晶方位の１つ。他に＜001＞、＜011＞がある。多くの金属材料において、<001>は最小ヤング率を、<111>は最大ヤング率、最大降伏強度を示すため、これら方位を特定方向に配置することで製品全体としての力学機能異方性を設計する。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'fgi36', 'term': '走査戦略', 'description': {'blocks': [{'key': 'kvjs', 'text': '3Dプリンティングにおける、熱源の走査方向の、層ごとの組合せ。全層にわたるX方向への往復走査を繰り返す±Xスキャン、直交するX方向とY方向への往復走査を2層周期で繰り返す±XYスキャンが一般的であるが、本研究では特殊な3層周期の+120°Rotスキャンを新設計した。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'eua0t', 'term': 'トポロジー最適化', 'description': {'blocks': [{'key': '6nrff', 'text': '特定の力学的負荷条件の下で、少ない材料で目的の強度を発揮させるための最適な構造を提案する手法。自在な形状の作製を得意とする3Dプリンティングとの相性がよく、3Dプリンティングの発展とともに発展してきた。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '9dudo', 'term': 'Ni（ニッケル）基超合金', 'description': {'blocks': [{'key': '9sh6', 'text': '「超合金」とは、おおよそ900～1,000℃を超えるような超高温にも耐えることのできる強度を持った金属を指す。Ni（ニッケル）基超合金はニッケルを主体とし、チタンやアルミニウムを添加することで化合物を析出させ、強化が図られている。発電用ガスタービンやジェットエンジンのタービン翼に用いられている。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}]}

['eng']

['中野貴由', '石本卓也']

2002年に、生体骨が、部位ごとに結晶配向をローカルに変化させることで力学機能適応を果たしていることを明らかにし、生体組織の極めて優れた機能発現機構に感銘を受けました。同時に、生体骨のこの優れた機能化を人工材料にも適用できれば、材料の機能性を飛躍的に向上できるとの考えに至りました。3Dプリンティングに出会った時に、この技術こそが、骨のように場所ごとの強度設計が可能な手法になると確信し、3Dプリンティングによる結晶配向制御というこれまでに試みのなかったチャレンジを開始しました。骨の研究があったからこその着眼点であったと思います。今回、その取り組みが結実し、形状と結晶配向を重畳した自在な異方性カスタム力学機能制御の基盤を確立することができました。本成果が、新たな製品設計手法として社会実装され、多くの高力学機能製品が私たちの身の回りで活躍する近未来を期待しています。

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中野貴由

教授

工学研究科

https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/9136b32e9deb72a2.html?k=%E4%B8%AD%E9%87%8E%E8%B2%B4%E7%94%B1