金属AMにおける余剰固化部生成メカニズムの解明と平滑化プロセスの研究開発

金属增材制造中过度凝固产生机理的阐明及平滑工艺的研发

• 批准号: 22K03859
• 负责人: 阿部 諭
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03859/
• 关键词: アディティブマニュファクチャリング; レーザ; 金属粉末; ポーラス構造; ラティス構造

金属を材料としたアディティブマニュファクチャリングの大きな課題のひとつである「側面の粗さ」に着目し，その要因である端部に発生する「余剰固化部」の形成メカニズムを実験的・解析的に明らかにし，余剰固化部の平滑化プロセスを提案することを研究目的とする．今年度は，IRレーザと金属粉末（マルエージング鋼粉末）を適用した PowderBedFusion 法（PBF/LM）におけるレーザのハッチングパターン，特に端面でのハッチングパスの長さと側面の粗さとの関係を把握し，造形物端部の温度と余剰固化量に相関があることを確認した．0.1mm 以下のごく短いハッチングパスの集合部では造形物がより高温となり，周辺の粉末がより多く凝集されて余剰固化量が大きくなるため，側面の粗さに影響があることが確認された．側面部の平滑化を実現するためには，局所的な温度蓄積を避けるハッチングストラテジが必要であることが確認された．また，マルエージング鋼粉末を用い，小径孔を有する造形物をX線CT三次元測定機（ニコンMCT225）で撮像し，小径孔内部の表面状態と各部位における孔の大きさとそのばらつきを可視化することができた．今年度の評価結果より，レーザのビームエネルギ分布が余剰固化部の形成様態と何かしらの相関がある可能性が見いだされた，次年度以降は，レーザビームのエネルギプロファイルと余剰固化部の形成形態との関係を評価し，平滑化するためのレーザ要件，加工条件の検討を実施する．

The purpose of this study is to investigate the formation of the residual solidified part due to the development of the end part of the metal material. This year, IR (Steel powder) Apply PowderBedFusion method (PBF/LM) to the end surface of the mold, especially the length of the mold, and the thickness of the bottom surface. Confirm the correlation between the temperature of the end portion of the mold and the residual curing amount. The powder of the circumference is aggregated and the amount of solidification is large. The coarse influence of the bottom is confirmed. The smoothing of the bottom surface is necessary to confirm the temperature accumulation of the bottom surface. X-ray CT three-dimensional measuring machine (MCT225) images the surface state of the inside of the small diameter hole and visualizes the large diameter of the hole in each part. This year's evaluation results show that the probability of the formation state and the correlation of the residual curing part with the distribution of the residual curing part are divided into three parts. In the next year, the formation state and the correlation of the residual curing part with the distribution of the residual curing part are evaluated, and the requirements of the processing conditions are discussed.