The Journal of 4D and Functional Fabrication

論文

籾殻と米粉ペーストを用いた積層造形技術における材料特性および造形品質の評価 　　 (18,475KB)
森本 康平，津田 和俊

キーワード：籾殻，3D プリンタ，米粉，リサイクル，サーキュラーデザイン

The Journal of 4D and Functional Fabrication, No.4 pp. 21-30 (2025)
発行日	2025年8月1日
公開日	2025年8月1日
受理日	2025年2月28日
DOI	https://doi.org/10.34498/4dff.4.21

要約

本研究では，農産廃棄物である籾殻の有効活用および生分解性を有する再生可能資源を用いた環境負荷の少ないプロダクト製造の実現を目的として，籾殻を材料押出式3D プリンタの材料として活用する技術の探求を行った．バインダーとして稲作地域で容易に入手可能な米粉に着目し，籾殻と米粉ペーストの混合材料を用いた積層造形技術の確立に向けた初期実験として，材料特性および造形品質の評価を行った．はじめに，加熱時間を変化させた米粉ペーストと粉砕時間の異なる籾殻を用いた複数のペースト材料を作製し，それぞれのテクスチャー特性を測定した．さらに，3D プリンタによる積層造形試験を実施し，乾燥後の収縮率の測定および造形物表面の観察を行った．その結果，粒径が大きい籾殻を用いた場合，ペースト材料のかたさは増す一方で，凝集性，付着性およびガム性は低下する傾向が見られ，粒径の小さい籾殻パウダーの方が3D プリントに適することが示された．造形物の乾燥後の外観に関しても，粒径の小さい籾殻を使用した方が亀裂が少なく，表面品質において優位であることが確認された．また，造形後の乾燥により，壁厚および高さ方向の収縮が顕著であることが確認されたが，米粉ペーストの加熱時間の違いによる収縮率の明確な差異は確認されなかった．本研究を通じて，籾殻と米粉ペーストを活用した材料押出式3D プリンタによる構造体の製作において，適切な材料作成条件および出力条件を検討するための基礎的知見を得ることができた．

Abstract

This study explores the use of rice husks, an agricultural waste, as a material for material extrusion-based 3D printing to enable environmentally friendly product manufacturing using biodegradable, renewable resources. Rice flour, readily available in rice-producing regions, was used as a binder. Composite pastes were prepared by varying the heating time of rice flour and the grinding time of husks, and were evaluated for texture properties, printability, drying shrinkage, and surface quality. Use of coarser husks increased paste hardness but decreased cohesiveness, adhesiveness, and gumminess; thus, finer husk powder was found more suitable for 3D printing. Smaller particles also led to fewer cracks and better surface quality after drying. Although significant shrinkage in wall thickness and height was observed, heating time of rice flour had little effect on shrinkage. These results offer fundamental insights into material formulation and printing conditions for using rice husk-rice flour composites in 3D printing.

@日本画像学会
The Journal of 4D and Functional Fabrication
発行日	2025年8月1日
発行人	田中 浩也
発行所	〒164-8678 東京都中野区本町2-9-8-5 東京工芸大学内
	一般社団法人日本画像学会 4DFF研究会 Email:infosig4dff.org Special Interest Group of 4DFF in Imaging Society of Japan 電話03(3373)9576 https://sig4dff.org/
著作物の複製・転載・翻訳などの許諾は本学会4DFF研究会までご連絡ください

編集・発行：一般社団法人 日本画像学会