溶融金属流動の粒子法解析に基づく指向性ポーラス堆積法の開発
【研究分野】生産工学・加工学
【研究キーワード】
指向性エネルギ堆積法 / ポーラス金属 / 水素化チタン / ステンレス鋼 / 3Dプリンタ / 溶湯発泡法 / 指向性エネルギー堆積法 / 付加加工 / 粒子法 / シミュレーション / 発泡助剤 / ステンレス
【研究成果の概要】
金属材料に適用可能な3Dプリンタの一方式として指向性エネルギ堆積法（DED）が利用される．DEDはレーザなどにより母材に形成したメルトプールへ向けて材料粉末を供給することで積層を繰り返すプロセスだが，微細形状の造形が困難であり，機能性構造の作製にDEDを応用する例は少ない．本研究は，DEDにおいて軽量，高比剛性，振動減衰性に優れるポーラス金属を造形することを目指し，溶融中の材料に水素化チタンを発泡剤として添加する新プロセスを提案した．提案手法はステンレス鋼などのポーラス化が困難な材料であっても50%以上の低密度化に成功するなど，有用な成果を得た．
【研究の社会的意義】
内部に多孔質構造を持つポーラス金属は，軽量性，高比剛性，振動減衰性，断熱性，防音性に優れる，非常に有用な材料と認められながらも，従来製造法は多くの時間とコストを求めるものであり，実用されることは少なかった．一方で，本研究の提案手法は実用されている金属3Dプリンタの材料に発泡剤を混ぜるだけで実行でき，自由な形状を作製できるため様々な機械部品に対してポーラス金属を容易に利用できるようになる．これにより，先に示した様々な機能性をあらゆる機械に付与することができる点で非常に意義がある．
【研究代表者】
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2019-03-31
【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)