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竹澤晃弘

広島大学大学院工学研究科
輸送・環境システム専攻
准教授



Design for Additive Manufacturing: 負熱膨張ラティス構造


近年の3Dプリンタでは複数の材料を用いて対象物を作成するマルチマテリアル造形が可能になっています.熱膨張率の異なる二つの材料を積層すると,バイメタルに似た曲げ変形が起こります.それを利用して見かけ上の平面負熱膨張を示すラティス構造を作りました.

左から熱変形状態の最適解(緑線は元の輪郭),造型した試験片,試験片断面拡大図です.室温から20℃程度の温度帯(狭い...)で-1*10-4以下のCTEを示します.
(STLファイルをページ下部のリンクで公開しております.)


以下はメカニズム概略と有限要素法での熱変形動画です.曲げ変形がヒンジを含むメカニズムで,継ぎ手部分の内側への変形に変換されています.

関連文献:

A. Takezawa, M. Kobashi, M. Kitamura, Porous composite with negative thermal expansion obtained by photopolymer additive manufacturing, APL Mater., 3 (7), (2015), 076103. [STL files]
A. Takezawa, M. Kobashi, Design methodology for porous composites with tunable thermal expansion produced by multi-material topology optimization and additive manufacturing, Compos. Part B Eng., 131 (2017) 21-29.