New Continuous Production Method for 3D Honeycomb Cores Based on Origami Geometry, ハニカムコアの連続自動製造(折紙工

Honeycomb cores, which offer substantial weight reductions in design, are used in various engineering fields. For antenna reflector and rotor blade designs, 3D honeycomb cores are in considerable demand. Three-dimensional honeycombs are typically manufactured by curving or carving flat honeycombs. High associated manufacturing costs have limited their application. We investigated a new honeycomb design and manufacturing method called “kirigami honrycomb.” Resembling origami, kirigami honeycomb allows a single flat sheet of material with periodic slits to be folded into a honeycomb shape.

軽量で高強度、高剛性を実現できるハニカム（蜂の巣）構造は、航空機を初めとして様々な工業製品に使われている．これらのハニカムは金属箔を部分的に接着しながら積層したブロックを展張させる「展張式」と呼ばれる方法で製作されているが，曲げや切削の加工が難しく，曲面や厚みの変化するパネルを作成する際に非常にコストが掛かる欠点があった．折紙工法は、周期的なスリットを入れた1枚のシートから折紙のようにハニカム構造を立体化する新しいハニカム製造方法である．その最大の特徴は，スリットや折線のパターンを変えることで、様々な形状のハニカムを自由に製造できる点にある．実用化がなされれば様々な形状のハニカム構造をニーズに合わせて自由に製造できるようになるため、航空宇宙分野や建築分野を中心に広汎な利用が期待される．

現在，連増製造装置のプロトタイプ開発を目指し，城山工業株式会社と共同で実用化に取り組んでいる．平成29年3月には，東京大学生産技術研究所が所有する宮城県塩竈市寒風沢島の潮流発電施設において，折紙工法で製作された翼型ハニカムコアを用いた潮流発電ブレードの試験設置が行われた．折紙工法ハニカムコアの初の実用化事例であり，今後更なる発展が期待される．

共同研究者

五島庸(城山工業株式会社)，林昌奎（東京大学生産技術研究所），王麗君(東京理科大)

論文情報

Lijun Wang, Kazuya Saito, You Gotou, Yoji Okabe (2017) Design and fabrication of aluminum honeycomb structures based on origami technology, Journal of Sandwich Structures & Materials, 2017.6

斉藤一哉，野島武敏，「任意断面を持つハニカムコアの展開図設計法」，日本機械学会論文集Ａ編，Vol.78, No.787, pp.324-335，2012年3月

Kazuya Saito, Sergio Pellegrino, Taketoshi Nojima, Manufacture of Arbitrary Cross-Section Honeycomb Cores Based on Origami Techniques, ASME Journal of Mechanical Design, vol. 136, 051011, 2014.3

関連

東京大学プレスリリース(2014.11.25)，「折紙を応用したハニカムコアの新しい製造方法の実証に成功平成26年11月25日」