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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 research is based on the unique temperature field creation of laminated molding and the metal solidification structure and functional control technology. "Powder characteristics" 》および「Interaction between powder/レーザ」のUnderstanding the base of the metal, metal 3D powder とレーザの Heavy 畳 effect を utilization した高机Creation of functional materials, (A) Functionalization of powders for film formation, and explanation of powder properties, (B) Understanding of interactions between powders and powders Explanation of powder melting and solidification, explanation of the functionality of (C) molded objects, derivation of functional determinants, and promotion of 3 main columns of research. The purpose of the first year is to focus on (A) and (B) research and promotion. Specifically, には, モデル material, としてのpure Cu powder, に対して, different なる element species, のcoating, および, film thickness control, を行, レーザ, absorption rate, を実成した.実记のレーザlaminated molding プロセスでは, powder による正道のレーザabsorption rate, powder physical properties としてのレーザAbsorption rate に加え, レーザ irradiation により生じるスパッタ・プルームが influence することが考えられる.とシミュレーションをfusionに駆使することで、レーザ irradiation にともない生じるPowder is melted / Solidification and laminated molding analysis, high-efficiency absorption and high-efficiency powder design pointer. To make a powder, use a multi-layered molding method and a high-density molding to obtain a mold. The above analysis, powder characteristics - temperature field - molded body density analysis, metal powder absorption /Reflection/Scattered movement has been successfully made with high-density and Cu-shaped body.