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▼後頭部 作成(その2)

■すてるのはもったいないので・・・破壊します!!

初めてのFRPなので、捨てる前にデータをとっておきます・・・
試すのは“破壊強度”


・・・その前に、、


▲FRPについて

FRPは、ファイバー・ラミネート・プラスチックの略で、、日本語でいうと“繊維強化プラスチック”となります

繊維が樹脂中で固められると、繊維一本一本が3次元構造の梁(はり)のような役割を果たします
梁といっても“つっかえ棒”のような仕組みで成型物のカタチを保持するのではなく、繊維と樹脂の接面でおこる摩擦の力によって変形を抑える仕組みと思われます
その強度はハンパでなく、金属以上の強度を発揮すると言われてます

※FRPの繊維について
ガラスマット、カーボンシート、ケプラー、アスベストなどありますが、ガラスマットのコストパフォーマンスが優秀

※FRPのラミネート樹脂
2液性の『ポリエステルレジン』がもっともポピュラー
衝撃や波などの物理耐性、水や塩や酸素に対する化学耐性に優れ、クルマのエアロパーツや、サーフィンのボード、カヤックの船体作り使われたりしてます


▲レジンについて

レジンとは“樹脂”の総称で、レジンという製品があるわけではないです

一般人が通常入手しやすいのは、
ポリウレタンレジン(以下ポリウレタン)
ポリエステルレジン(以下ポリエステル)
エポキシレジン(以下エポキシ)
、の3種類です


フィギュアでは“リーズナブルな価格”から、2液性のポリウレタンを使うのが一般的です
大量に失敗しても、金銭的なダメージはほとんどありません
また室内環境で飾るだけという特殊性から『強度』も『耐久性』もさほど神経質になる必要もありません
というかポリウレタンは、生成した瞬間から酸化や加水分解で劣化が始まり、崩壊が進行する特性をもつなど、
あまり安定した物質とはいえません
・・・なので、この『ポリウレタン』をそのまま『強度』も『耐久性』も要求されるロボットのパーツに流用するのは、
正直いって少々不安があるわけです

そこで、Web上で、3種類のレジンの情報収集・・・・いろいろ比較してみました

▼レジンの長所短所

調べたものを簡単に表すと次のようになります

 価格 硬化時間  強度  耐久性   収縮   用途
ポリウレタンレジン   安い   短い  低い  低い すこし縮む フィギュア 模型
ポリエステルレジン  高い  長い  高い  高い かなり縮む 屋外全天候用途、自動車素材、船舶素材
エポキシレジン     激高   激長  剛健  不滅  無収縮 耐久建材、耐久素材、航空素材、アクセサリー


▼強度実験

レジンの中で、ロボットのパーツとして最も不向きな『ポリウレタン』で作ったFRPなので、強度に不安がつきまといます
実際に使い物になるのか、この間作った“失敗作”で強度実験を行います
もし、使い物にならないようだったら、次にポリエステルで作ってみます


201111219原型複製_21
▲実験内容

①コンクリート面への落下実験
②コンクリート面に置いて、ハンマーで強打
②コンクリート面に置いて、大型ハンマーで強打



201111219原型複製_22
▲実験結果

①2mの高さからコンクリート面への5、6回落下させましたが、破損はナシ
 感動です
 1mくらい跳ね返りますが、ヒビのひとつも入りません!
 (ただ、単体落下のため、ロボット実装時はどうなるかわかりません)

②ハンマー強打で多少キズはつきます、が、破損はしません
 すごい強度ですw
 ふつう壊れるだろ?って思いますよね?
 壊れませんw
 おおむね、転倒クラスの衝撃と思われますが壊れませんねぇ~ FRP恐るべし!
 ポリウレタンレジン+ガラスマットで十分な強度がえられると判明

③パーツよりデカい大型ハンマー(1.3キロ)叩いても破損しません
 50センチほど振り上げてたたいているのですが、たたいた瞬間けっこうな弾性力で跳ね返す感触があります
 こわれないですね~、、ポリウレタン・・・かなりの粘りがある素材です
 1mほど振り上げ(殺気をもって)思いっきり振り下ろしたところ破損しましたw
 やった!壊れた!! ←壊れたことが妙に嬉しい
 しかし破損箇所を見ると、ガラスマットが無い部分が押し潰れていたという感じの破損でした
 ヒビは下部に向かって伸びてますが、ガラスマットがラミネートされている場所に達したところでヒビは止まってます





201111219原型複製_23
▲考察

①値段の安いポリウレタンレジンでも、FRPにすればロボット用途に十分な強度がえられる
②ガラスマットは、全部にラミネートしなくとも貼りやすい平滑面に一部だけ貼るだけも効果がえられる



▼感想・・・(ちょっと感じたこと)

ポリウレタンですが、“インパクト”に強いという印象を持ちました
例えるなら、ゆっくり力を加えるとどこまでも大きく変形するのに、パンチングではほとんど凹まないスポンジのよう、
あるいわ、柔らかい雑草の新芽にいとも簡単に貫かれるのに、インパクトにはどこまでも強いアスファルトのよう、、、コレにちかいものがあります

ことによったら『ポリウレタン』はロボットにはめちゃくちゃ相性のいい素材かもしれないです


201111219原型複製_24
▲写真はヒビが分りやすいようにエッジ強調の補正をかけてあります





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