積層造形の最適な設計製造を実現する解析／評価技術の確立に向けた共同研究開始：3Dプリンタニュース

サイバネットシステムは、JAXA、東京大学、国立天文台と、高性能／高機能な構造、材料設計のための設計、解析、製造技術の確立に向けた共同研究契約を締結した。

[MONOist]

　サイバネットシステムは2024年9月25日、宇宙航空研究開発機構（JAXA）、東京大学、国立天文台と、高性能／高機能な構造および材料設計のための設計、解析、製造技術の確立に向けた共同研究契約を締結した。航空宇宙分野や医療分野での実用化を目指す。

　「先進製造、設計、解析技術の応用による革新複雑構造および材料における材料科学基盤の開拓」に関する共同研究を進めていた4者は、第1ステージとしての基盤技術群の開発、技術検証の結果を踏まえ、今回の共同研究契約を締結した。

　共同研究では「積層造形での造形パラメーターや設計形状から最終造形物の特性や形状誤差を正確かつ高効率に予測する手法」や「積層造形での造形プロセスのモニタリング、評価手法」により、特にPBF（粉末床溶融結合）方式の積層造形技術による製作に適したラティス構造の効果的な設計、製造ができる技術を検討していく。

「先進製造、設計、解析技術の応用による革新複雑構造、材料における材料科学基盤の開拓」のプロセス解析および評価フロー［クリックで拡大］ 出所：サイバネットシステム

　ラティス構造などの人工的な格子、多孔質材料が注目されているが、積層造形技術で製作される材料の微視構造、幾何形状に起因する構造や材料特性を正確に予測しながら、最適な設計を検討できる技術は確立されていない。また、特性の正しい評価には、膨大な時間やコストがかかる。AI（人工知能）による特性予測手法は実試験のみで、実用上十分な学習データを準備できない。共同研究では、これらの課題解決を目指す。

　JAXAは、積層造形技術による製作で信頼性の高い材料、構造に関する要素技術を確立し、それらを統合した解析技術の実現を目指す。具体的には、積層造形プロセスの熱弾塑性解析法の改良と妥当性の検証、熱弾塑性検証用の積層造形時の熱履歴モニタリング技術の構築と検証などを実施していく。

格子ラティス構造［クリックで拡大］ 出所：サイバネットシステム、JAXA

　東京大学は、マクロ、ミクロという異なるスケールでの物理現象を統合した解析技術を開発し、積層造形技術による「設計通りのものづくり」を目指す。具体的には、積層造形構造の結晶形態および物性評価とデータ取得、結晶形態情報に基づくバルク物性の予測手法改良と検証などを行う。

物性評価と構造評価［クリックで拡大］ 出所：サイバネットシステム、東京大学

　国立天文台は、熱弾塑性検証用の積層造形時の熱履歴モニタリング技術の構築、バルク物性予測検証用の試験片造形、統合システム全体のシステム検証と最適化結果の検証用プロトタイプ造形を実施していく。

　サイバネットシステムは、積層造形プロセスの熱弾塑性解析法の改良と妥当性の検証、結晶形態情報に基づくバルク物性の予測手法改良と検証、統合解析システムのシステム改良などを行う。

　今後は、要素技術群の課題を克服する手法拡張および改良により、具体的な積層材料開発に資する解析と評価技術の確立を目指す。

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