マルチマテリアルによるアディティブ・マニュファクチャリング技術開発

代表者氏名・所属部局(機関)名・職名

岡部朋永・工学研究科航空宇宙工学専攻・教授

研究の概要

航空宇宙産業では、生産規模の適性からアディティブマニュファクチャリング（AM）に興味が集まっている。航空機構造部材軽量化とコスト低減を実現し、AMの付加価値を高めるには、積層造形を利用したマルチマテリアル化によるデジタルデザイン実用化が課題である。とくに、熱硬化性CFRPおよび熱可塑性CFRPによるマルチマテリアル化した内装品には高い期待がかけられている。
マルチマテリアル化とはこれら材料のもつ長所を活かし、かつ短所を補うような設計思想であり、このような材料設計を行う上では、実際にモノとして作っていくプロセス(フィジカル)と、それを評価できる解析ツール(サイバー)の融合研究・開発が必要不可欠である。フィジカル面では、先進的なマルチマテリアル・アディティブマニュファクチャリング（MAM）の研究が重要である。サイバー面では、マルチマテリアル化に伴う材料の微視構造あるいは異なる性質の融合を検討するためのマルチフィジックス・マルチスケール解析ツールが、トポロジーを含む最適化デザインと結びつくことで、複数の特性を考慮しながら設計を行うマルチマテリアルデジタルデザイン（MDD）が可能となる。高い競争力を有する我が国の材料技術の先進性・優位性を維持するために、フィジカルとしてのMAMと、サイバーとしてのMDDの融合研究を推進する。

研究の目的

航空分野における次世代構造用CFRPハイブリッド技術の研究開発を行うべく、熱硬化性樹脂・熱可塑性樹脂によるマルチマテリアル実現のための要素課題として、
（１）製造条件と装置の開発
（２）接着・接合技術の開発
（３）多目的最適設計・トポロジカルデザイン・生体模倣デザイン
（４）損傷・破壊・環境劣化対策
（５）意匠自在性の担保
を掲げ、金属とCFRPあるいは熱硬化性CFRPと熱可塑性CFRPの接合・積層造形とデジタルデザイン実用化を目指す。

期待される効果

航空機内装品を事業化及び実用化のターゲットに見据え、得られた技術を駆使した製品を供給することで海外競合他社の追随を許さない突出した優位性を持ち、民間航空機市場に対する応需能力向上やシェア拡大へ結びつけることが期待される。
政策、長期ビジョンへの有効性として、革新的なマルチマテリアル・アディティブマニュファクチャリングを実現することで、航空機機体の大幅な軽量化が進み、エネルギー消費量とCO2排出量の大幅な削減に資することとなり、さらに航空産業のみならず、新たに興りつつある空飛ぶクルマをはじめとする全ての交通機関の軽量化・安全性向上にインパクトを与えることが期待される。

実績

プロジェクト
NEDO先導研究プログラム「航空分野における現行接合以上の信頼性を達成するマルチマテリアル３D接合・最適成形技術の開発」、2019年度
NEDO「次世代複合材創製・成形技術開発」プロジェクト　研究開発項目〔3〕「航空機部品における複合部材間および他材料間の高強度高速接合組立技術の開発」、2020年度～2024年度

国内シンポジウム
マルチマテリアル研究拠点　第6回シンポジウム，東京，2024年2月1日

マルチマテリアル研究拠点　第5回シンポジウム，ハイブリッド（東北大学/オンライン），2023年1月30日

マルチマテリアル研究拠点　第4回シンポジウム，オンライン，2022年1月24日

マルチマテリアル研究拠点　第3回シンポジウム，オンライン，2021年1月25日

マルチマテリアル研究拠点　第2回シンポジウム，東京，2020年1月7日
マルチマテリアル研究拠点　キックオフシンポジウム，東京，2019年1月10日

共同研究企業

東レ株式会社，株式会社ジャムコ

キーワード

アディティブマニュファクチャリング，マルチマテリアル，CFRP

該当するSDGｓへの取り組み

連絡先

TEL：022-795-6982
E-mail address: tomonaga.okabe.a8＊tohoku.ac.jp
＊を@に変換してください。
HP URL: http://www.plum.mech.tohoku.ac.jp/toppage.html