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レーザ積層造形法による粉末とレーザの重畳効果を利用した高機能性発現材料の創製

利用激光增材制造利用粉末和激光的叠加效应创建高功能材料

基本信息

批准号：
22H01812
负责人：
小笹良輔
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、レーザ積層造形による特有の温度場創出に基づく金属凝固組織・機能性制御技術を駆使しつつ、「粉末特性」および「粉末／レーザ間相互作用」の理解に基づき、金属3Dプリンタによる粉末とレーザの重畳効果を利用した高機能性発現材料を創製するため、（A）被膜形成による粉末機能化と粉末特性解明、（B）粉末⇔レーザ間相互作用理解と粉末溶融凝固挙動の解明、（C）造形体の機能性解明および機能性決定因子の導出、３本柱により研究を推進している。1年目は、特に（A）と（B）に注力し研究を推進した。具体的には、モデル材料としての純Cu粉末に対して、異なる元素種の被覆および膜厚制御を行い、レーザ吸収率の制御を実現した。実際のレーザ積層造形プロセスでは、粉末による正味のレーザ吸収率は、粉末物性としてのレーザ吸収率に加え、レーザ照射により生じるスパッタ・プルームが影響することが考えられる。ハイスピードカメラ観察とシミュレーションを融合的に駆使することで、レーザ照射にともない生じる粉末の溶融／凝固挙動を解析し、レーザ積層造形プロセスにて効率的にレーザ吸収を高効率化するための粉末設計指針を得た。作製した粉末を用いてレーザ積層造形を行い、高い緻密度の造形体を獲得した。以上のように、粉末特性―温度場―造形体緻密度の一連の解析により、金属粉末のレーザ吸収／反射／散乱挙動を明らかにするとともに、高い緻密度を有するCu造形体の作製に成功した。

This study aims to create A unique temperature field for the formation of metal layers, to develop a fundamental mechanism for the formation of metal solidification structures, functional control techniques, to understand powder properties and powder/metal interactions, to develop a fundamental mechanism for the formation of metal 3D coatings, to utilize powder properties, and to create highly functional discovery materials.(B) understanding of powder/solid interaction and understanding of powder melt/solidification dynamics;(C) functional understanding of molded bodies and derivation of functional determinants; and (3) advancement of research in this field. 1 year, special attention (A) and (B) to promote research The coating and film thickness control of pure Cu powder and copper alloy materials are realized. In practice, the formation of the composite layer is affected by the increase of the absorption rate of the positive flavor of the powder and the irradiation of the powder. The powder design guidelines were obtained by analyzing the melting/solidification behavior of the powder under irradiation and by analyzing the absorption efficiency of the powder under irradiation. The powder is made of high density plastic. These factors include powder characteristics-temperature field-density analysis, absorption/reflection/scattering of metal powders, and high density.