研究課題
高強度部材成形を目的とした高密度木材の流動成形性の検討
研究組織
| 代表者 | 梶川 翔平 (電気通信大学 大学院情報理工学研究科) |
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| 共同研究者 | 久保木 孝 (電気通信大学 大学院情報理工学研究科) 田中 聡一 （京都大学 生存圏研究所） |
| 関連ミッション |
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研究概要
熱帯雨林にて伐採されるウリンなどの高密度木材は，高い強度および耐腐朽性を持つため，材料として非常に優れており，金属やプラスチック材料を代替する新たな循環型資源として期待できる．一方，高い強度がゆえに，切削や曲げ加工などによって，複雑な形状に加工することが難しく，利用用途が建材などに限定されている．そこで，高密度木材の加工に流動成形の適用を検討する．流動成形は，金型を用いて高い圧力を加えることによって，木材の細胞間を滑らせて大変形させる技術である．高密度木材は一般的な木材と比べ，加圧時に材料内部で圧力が高まりやすく，流動変形が生じやすい可能性も考えられる．本研究では，高密度木材の流動成形実験を行い，強度な部品を成形するにあたって適正な加工条件を明らかにする．循環型資源である木材を工業材料として利用促進し，様々な用途に応じて自在な形状に加工できる技術の発展は，森林圏や生活圏の質の向上に貢献する．
図1に研究の概要を示す．高密度木材の流動成形によって，高強度な部品を成形するにあたって，適正な加工条件を明らかにするとともに，高密度木材の流動変形に関する知見を得るため，以下の検討を行う
(a) 流動成形性に及ぼす加工条件の影響の調査
図1（a）に示すような金型を用いた流動成形によって，容器状の成形品を作製する．材料としては，高密度木材としてウリンを用いる．比較材として，スギに対しても同様の実験を行う．金型内への材料の充填性や，成形品の強度の分布などを測定することによって，加工条件が成形性に及ぼす影響を評価する．
(b) 材料特性の把握による流動変形挙動の考察
実験に使用した材料の基本的な材料特性や細胞構造を把握することによって，流動成形実験の結果を考察する．具体的には，圧縮試験による材料の基本的な変形特性の評価，熱分析（TG-DTAなど）による熱的特性の評価を行う．また，有限要素法などの数値解析による変形シミュレーションを活用し，材料の密度や構造の違いが変形挙動に及ぼす影響について検討する．
図1 研究の概要
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2023年8月8日作成
