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更新日:平成26(2014)年11月13日

研究ライブラリー(平成22年度)

温度場制御技術による薄板構造物の極低歪レーザ溶接方法の開発 ~溶接継手の評価~

材料技術室 福島 清、土井 敏照、長瀬 尚樹、ものづくり技術部 大貫 幸男、プロジェクト推進室 岡村 成将

高出力シングルモードファイバーレーザ溶接機により溶接した薄板SUS304ステンレス溶接継手の機械的性質を評価した。溶接入熱を抑えるため、ワークの表面裏面を銅板で挟んで吸熱源とした。これらのシステムにより溶接した結果、概ね、強度的には問題なく溶接ができていることが明らかになった。

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放電プラズマ焼結法を用いた安価な金属と二酸化チタンによる複合光触媒の開発

材料技術室 石川 宏美、プロジェクト推進室 大谷 大輔

本研究では放電プラズマ焼結法により、Ti/TiO2複合光触媒を作製した。原料粉末に、平均粒径7nmのTiO2粉末(ST-01、石原産業株式会社)と純度99.8%で平均粒径35μmのTi粉末を用いた。焼結は圧力30MPa、加熱速度100K/minで973Kまで昇温させ、3min保持の条件で行った。作製した複合光触媒については、SEMにより複合状況を調べるとともにXRDを用いて結晶構造を調べた。また光触媒機能の評価は、メチレンブルー水溶液を光触媒表面に吸着させ、その脱色速度を測定する色素分解法を用いた。本研究の結果、複合光触媒の外観色はTiを添加していないTiO2光触媒は白色であったのに対し、Tiの添加量の増加に伴って、暗い金属光沢のある色へと変化した。また、0~5wt%Ti添加の複合光触媒はアナターゼが支配的な結晶構造であったのに対し、10wt%Ti添加の複合光触媒はルチル・アナターゼ混合型であった。さらに光触媒機能は、1wt%Ti添加した複合光触媒が最も高い機能を発現した。

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持続可能な循環社会に向けたプラスチック複合材料の開発 ~損傷を有するCFRP 積層板の曲げ強度予測手法の検討~

材料技術室 蓮見 薫、長瀬 尚樹、生産技術室 細谷 昌裕、プロジェクト推進室 篠田 清、花澤 明洋、日本大学生産工学部 邉吾一、高橋 朋哉

炭素繊維強化複合材料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)従来の金属材料に比べて、軽量で比剛性・比強度に優れている材料であるため、その特性を活かし、構造部材として多くの分野での適用が進んでいる。CFRP積層板は、繊維を積層して成形するため、厚さ方向に繊維が無く衝撃に弱い。衝撃によって材料内部に表面からでは確認できない層間はく離、樹脂割れ、繊維破断が生じる。損傷個所に曲げ荷重や圧縮荷重がかかると座屈や圧縮破壊が起きやすい。損傷個所の評価として非破壊検査は重要である。現在、主流となっている非破壊検査手法はコストが大きいため、より簡便に損傷状況や強度予測を簡便に行える手法があれば有効である。本研究では振動から得られるデータを基に強度予測ができないかを検討するため、損傷を有するCFRP積層板の加振実験を行った。加振実験で得られた固有振動数や減衰能と、試験片が有する損傷面積や曲げ強度・剛性との相関性について調査した。

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FDTD法による電磁界シミュレータの開発とGPGPUによる高速演算

生産技術室 城之内 一茂、名和 礼成

電磁波の振る舞いを可視化し、その理解を直感的に行えることを目的に、電磁界解析の一手法であるFDTD法を用いたプログラムを作成した。これらを手軽に・自由に使えるようフリーなライセンスのもと、ソースコードと実行バイナリ、及び幾つかの条件設定ファイルのサンプルを一般に公開した。

また、CUDAを用いたGPGPUによる高速演算の可能性を示し、そのアーキテクチャと効率的な使用方法について検討を行った。

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双腕ロボット技術に関する研究 ~微細作業の自律化~

プロジェクト推進室 足達 幹雄、生産技術室 細谷昌裕、新保 栄一、城之内 一茂、名和 礼成、田中 弥、千葉大学大学院工学研究科 野波 健蔵

双腕ロボットによるボルトとナットの微細作業自律化を目標に、制御アルゴリズムや把持アプローチ等の改良を行い、様々なサイズのナットの自律把持について動作検証を実施した。その結果、ビジョンシステムの改良、力覚情報を用いたインピーダンス制御の実装、ならい動作の適用などにより、自律把持の再現性・安定性を向上させることができた。

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有機金属錯体の合成とゴムラテックスへの応用

化学環境室 海老原 昇、森 文彦、(有)フォアロードリサーチ 小出 一雄

アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)ラテックスは手袋、指サック、カーペット、床材、シーリング剤等の幅広い用途に使用されている。従来、NBRラテックス製品にいわゆるゴム物性を発現させるイオウ架橋が用いられてきた。また、加硫促進剤として亜鉛化合物が用いられている。このため、現在のゴム製品には、イオウ及び亜鉛の溶出に伴う問題点が存在する。本研究では有機金属錯体を合成し、これをイオウに替わる架橋剤として使用した新たな合成ゴム製品を試作し評価した。また、ラテックスの架橋構造について調べた。

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所属課室:商工労働部産業支援技術研究所プロジェクト推進室

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