Creation of flame spray melting modeling method with low Peclet number field for metallic and inorganic 3D printing

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対流の影響が小さく分子拡散や熱伝導の効果が大きくなる低ペクレ数場の高発熱密度の微小拡散火炎では，火炎内は局所的に高温になるが発熱量は低い．この局所的に高温になる火炎を用いることで，火炎内で金属・無機粒子を融解し，積層表面に接触した粒子の凝固・積層が可能であることが見いだされた．本研究は，この低ペクレ数場の気相反応系、伝熱系、相変化系の理解を深めながら，「低ペクレ数場の燃焼がもたらす火炎噴霧融解造形」という新たな金属・無機材料の造形手法の基盤を創成することを目的としたものである.一年目である本年度は，特に現在金属3Dプリンティングで利用されているレーザーや電子線による造形手法と異なる点，すなわち低ペクレ数場の火炎噴霧融解造形法の特徴を明らかにすることにも重点を置きながら，融解と積層の基礎特性を把握する実験を実施した．まずその基礎特性として棒状の積層を行い，その積層物の長さの増加速度，すなわち積層速度を測定した．さらに，SEM（走査型電子顕微鏡）やEDX（エネルギー分散型X線分光法）を用いて造形された表面の評価を行った．積層用粒子として，SUS304をはじめ複数の材質の粒子を空気流に供給し，材質による積層特性の違いについても観測を行った．積層物表面は，積層面の火炎内での位置で異なる微細構造を持つこと，火炎内の特定の位置に積層面を保持することで，特定の微細構造を連続して積層できることなどを明らかにすることができた．