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高精度複雑形状の自動造形を可能とする新加工技術『溶融金属積層法』の開発

开发新加工技术“熔融金属沉积法”，可高精度自动建模复杂形状

基本信息

批准号：
13J07728
负责人：
阿部壮志
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年では様々な工業製品の開発サイクルが短くなり、航空機や自動車は軽量・高強度といった性能が求められている。そのため基板上に薄層を積み重ねることで、CADデータから金型や機械部品を迅速に直接造形するアディティブマニュファクチャリング（Additive Manufacturing）技術への期待が高まっている。申請者らは新たなアディティブマニュファクチャリングの手法として、溶接技術で用いられているアーク放電により金属を溶融、滴下、堆積させることで、三次元造形を行う溶融金属積層法を発展させている。本研究では溶融金属積層法の実用化に向けて高精度・複雑形状を造形可能にするシステムの構築を目的とする。具体的には、オーバーハング形状造形時に生じる形状誤差を低減するために、造形物の積層特性を実験により調査した。形状誤差を低減するために、目標形状によって生じる形状誤差を予測し、造形条件の一つであるトーチ送り速度を目標形状に合わせて変化させる手法を提案し、実証実験を行った。その結果、形状誤差の低減が可能であることを明らかにした。形状誤差を低減する加工経路を算出する機能をCAMに実装することで、積層経路作成プロセスの自動化も可能にした。アディティブマニュファクチャリング技術の特色として、複数種類の異種材料を用いることで複雑形状を造形可能であることが挙げられる。溶融金属積層法による異種材料を用いた造形物の機械的特性を調査し、良好な機械的特性が得られていることを明らかにした。また、造形装置および制御系の改良により、積層する金属材料を、積層箇所により使い分けることが可能となった。

In recent years, the development of industrial products, aircraft and automatic vehicles, high strength and performance have been in demand. A thin layer of metal is deposited on the substrate. The applicant has developed a new method of melting, dropping, depositing, melting, three-dimensional forming, and melting metal lamination. This study aims to improve the accuracy and structure of the molten metal lamination method. The specific shape error is generated when the shape is formed, and the laminated characteristics of the formed object are investigated. Shape Error Reduction, Target Shape Generation, Shape Error Prediction, Shape Condition, Speed, Target Shape Combination, Method Proposal, Implementation The result is that the shape error is reduced. The shape error is reduced, the machining circuit is calculated, the CAM is installed, the lamination circuit is created, and the automation is possible. The characteristics of the technology include the use of a variety of heterogeneous materials, the possibility of complex shapes, and the possibility of creating new shapes. Investigation of mechanical properties of dissimilar materials by molten metal lamination method, and improvement of mechanical properties The improvement of the manufacturing system of the molding device and the multilayer metal material can be realized.