金属積層造形の各種造形割れ評価法と割れ制御造形条件の確立

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金属積層造形において、しばし造形割れが発生している報告がなされている。割れは、内部欠陥の中でも機械的性質を著しく低下させる欠陥の一つであり、発生抑制対策が重要である。しかし、造形割れは様々あるが、その分類や現象把握および支配因子について、系統的研究は行われておらず、従来の製造プロセスでの割れ発生に対する知見から割れ発生現象を予測しているにとどまっている。そのため、金属積層造形における各種割れの支配因子は把握できておらず、造形割れに有効な対策が行われていない。そこで本研究では、造形時の熱応力、ひずみを測定し、かつ能動的に造形中の応力状態を変更可能な造形割れ評価装置を開発し、各種造形割れの発生メカニズムの解明と金属積層造形特有の割れの支配因子の有無を明らかにすると共に、造形割れ耐性の高い造形方法を確立することを目指す。1年目では、造形時の熱応力、ひずみを測定し、かつ能動的に造形中の応力状態を変更可能な造形割れ評価装置開発を行った。装置開発のテストでは、造形のためのレーザー照射時に無負荷あるいは引張荷重を付与した状態にて検証を行った。その結果、造形時に発生する応力緩和や発生ひずみについて、測定が可能となった。また、造形時レーザー照射による自発光を用いた温度計測の実施し、温度データも取得した。また、これらの値がレーザー条件により変化することも示唆された。さらに、高速度カメラの映像から、レーザー条件により、割れ発生タイミングや割れが発生する位置に違いも見られた。これらについての原因については、2年目以降にデータの取得と共に解析を実施していく。