Development of dot impact metal 3D printer by carbon nanotube composite metal particles

碳纳米管复合金属颗粒点式冲击金属3D打印机的研制

• 批准号: 21K18678
• 负责人: 鈴木 庸久
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Akita Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18678/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 金属被覆粒子; 金属３Dプリンタ; 通電焼結; カーボンナノチューブ複合めっき; 金属３Ｄプリンタ; 高温軟化特性; 局所通電焼結

近年、金属３Dプリンタによる機能性部品の製造の要求が高まっている。しかし、広く利用されているパウダーベッド方式の金属３Dプリンタの場合、原理的に異種金属の積層ができず、機能性複合材料の造形ができないという課題がある。本研究では、カーボンナノチューブ複合めっき（Ni-CNT）被覆金属粒子を用い、Ni-CNT被膜が有する高温軟化特性及びランダム配向ナノ多結晶体である特性を利用して、比較的低温（400～600℃）でNi-CNT被覆金属粒子同士を結合する局所通電焼結法を確立し、ドットインパクトプリンタ方式と組み合わせることで、これまでにない金属３Dプリンタの開発を目指す。このNi-CNT被膜による粒子の界面結合技術が確立できれば、金属およびセラミックスの複合体の３D積層造形の可能性が広がる。１）ドットニードルによるNi-CNT被覆金属粒子の局所通電焼結条件の検討： まず、焼結プロセスに用いる原材料となるNi-CNT被覆金属粒子について、バレル電気めっき法によるNi-CNT被覆金属粒子の作製条件を検討し、数ミクロンのNi-CNTを被覆した金属粒子の作製条件を明らかにした。さらに、その通電焼結を実施し、焼結条件（温度、圧力）の基礎データを収集した。２）Ni-CNT界面接合挙動の解明： Ni-CNT粒子の通電焼結による焼結体の界面の観察および分析を行い、界面の接合挙動を考察した。比較的低温から、Ni-CNT/Ni-CNT界面では、Ni/Ni界面に比べて、特徴的な結晶構造を示した。さらに、Ni-CNT/Ni-CNT界面は、Ni/Ni界面に比べて、曲げ試験により、接合強度が高いことを示した。

In recent years, the manufacturing requirements for metal 3Dプリ タによる タによる functional parts have been が high まって る る る. し か し, hiroo く using さ れ て い る パ ウ ダ ー ベ ッ ド way の metal 3 d プ リ ン タ の, principle of occasions に dissimilar metals の horizon が で き ず, functional composites の plastic が で き な い と い う subject が あ る. This study で は, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ composite め っ き (Ni - CNT) coating metal particles を い, Ni - が CNT capsule has a す る high-temperature softening characteristics and び ラ ン ダ ム match to ナ ノ many crystals で あ る features を using し て, comparison of the low temperature (400 ~ 600 ℃) で Ni - CNT coating metal particles with "を す る bureau Electric を established し 焼 knot method, ド ッ ト イ ン パ ク ト プ リ ン タ method と group み わ せ る こ と で, こ れ ま で に な い metal 3 d プ リ ン タ の open 発 を refers す. こ の Ni - CNT film に よ る particle の interface bonding technology が establish で き れ ば, metal お よ び セ ラ ミ ッ ク ス の complex の 3 d laminated plastic の possibility が hiroo が る. 1) ドットニ ドットニ ド ド による によるNi-CNT coated metal particles 焼 junction conditions ドットニ 検 discuss: ま ず, 焼 プ ロ セ ス に with い る raw materials と な る Ni - CNT coating metal particles に つ い て, バ レ ル electric 気 め っ き method に よ る の Ni - CNT coating metal particles as system conditions を beg し 検, several ミ ク ロ ン の Ni - を CNT coating し た conditions of the metal particles の cropping を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0, そ <s:1> electrified 焼 junction を operating <s:1>, 焼 junction conditions (temperature, pressure) <s:1> foundation デ タを タを collection た た. 2) Ni - CNT interface bonding 挙 dynamic の interpret: Ni - CNT particles の electricity 焼 knot に よ る 焼 nexus of contracts の interface の 観 examine お よ び line analysis を い, interface bonding 挙 の を investigation し た. The comparison shows that the low-temperature ら, ni-cnt/ni-cnt interface で た, and Ni/Ni interface に are more た than べて and the characteristic な crystalline structure を. さ ら に, Ni - CNT/Ni - CNT は, Ni/Ni interface に than べ て, qu げ test に よ り, high joint strength が い こ と を shown し た.