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〈特別企画 次世代技術の開発を目指して〉最近のレーザ積層造形技術の開発動向

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Academic year: 2021

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(1)近 畿 大 学 次 世 代 基 盤 技 術 研 究 所 報 告Vol.1(2010)69-76. 最近 の レーザ積 層造形技 術の開発動 向 工学部機械工学科. 1.は. 教授. 京極. 秀樹. じ め に(1). 我 が 国 の 製 造 業 に お い て は,加 る も の の,グ. 工 技 術 ・金 型 製 造 技 術 に 関 し て 優 れ た 技 術 を 有 し て い. ロ ー バ ル 化 の 中 で 製 品 に 対 す る 厳 し い コ ス トダ ウ ン と 短 納 期 化,さ. 機 能 化 へ の 対 応 な ど の 問 題 を 抱 え て い る.こ て,CADデ. れ ら の 問 題 を解 決 す る有 力 な 手 段 の 一 つ と し. ー タ か ら 直 接 試 作 品 を 迅 速 に 作 製 で き る ラ ピ ッ ドプ ロ ト タ イ ピ ン グ(RP:. RapidPrototyping)技 CADデ. らに は 高. 術 の 導 入 が あ る.そ. の 代 表 が1980年. 代 に 開 発 さ れ た 光 造 形 法 で,. ー タ に 基 づ き レー ザ 光 を 走 査 して 光 硬 化 樹 脂 を 硬 化 させ て 所 望 の 試 作 品 を製 作 す. る 方 法 で,自 動 車 や 電 気 製 品 な ど の 製 品 開 発 の 試 作 段 階 に お い て 利 用 さ れ て い る.し か し, RPと. し て は,紙. 積 層 法 や 溶 融 物 堆 積 法(FDM:FusedDepositionModeling)な. が 開 発 さ れ,最. 近 で は 大 型 のABS樹. さ れ て い る.し. か し な が ら,こ. どの 技 術. 脂 製 自 動 車 用 ドア パ ネ ル な ど の 試 作 品 の 作 製 に 利 用. の 方 法 で は 形 状 確 認 に と ど ま る た め,実. 金 属 粉 末 を 利 用 し た 積 層 造 形 法 が 開 発 さ れ た.最. 用 的 な樹 脂粉 末 や. 初 に 実 用 機 と し て 開 発 さ れ た の は,ア. メ. リ カ ・テ キ サ ス 大 学 オ ー ス テ ィ ン 校 で 研 究 開 発 さ れ た 選 択 的 レ ー ザ 焼 結(SLS:Selective LaserSintering)技 (現 在,3Dシ. 術 を,当. 大 学 の ベ ン チ ャ ー 育 成 プ ロ グ ラ ム に よ り設 立 さ れ たDTM社. ス テ ム ズ 社 に 合 併)が1992年. に ドイ ツ ・EOS社. に 製 品 化 し た 装 置 で あ る.そ. が 直 接 レ ー ザ 焼 結 法 に よ る 装 置 を 開 発 し た.日. の 後,1995年. 本 で は,松. 浦 機 械 ・松 下. 電 工 な ど の グ ル ー プ に よ り金 属 光 造 型 複 合 加 工 機 が 開 発 さ れ た.し. か し,こ. れ らの 装 置 で. は,高. 品 も ブ ロ ン ズ 系,ス. 速 で 高 密 度 ・高 精 度 の 金 属 製 品 を 製 作 す る こ と は 難 し く,製. テ. ン レ ス 鋼 な ど 特 定 の 材 質 に 限 ら れ て い た. 最 近,高. 性 能 な フ ァ イ バ ー レ ー ザ の 開 発 や 粉 末 材 料 の 開 発 な ど に 伴 い,高. 高 精 度 の 金 属 製 品,と. りわ け これ ま で 難 しい と され て い た ア ル ミニ ウム や チ タ ン合 金 の 製. 品 や 高 硬 度 材 料 に よ る 金 型 な ど を 製 作 で き る 装 置 の 開 発 が,コ 社 に お い て 行 わ れ,ラ. 速 で高密 度 ・. ン セ プ ト ・レ ー ザ 社 やEOS. ピ ッ ドマ ニ ュ フ ァ ク チ ャ リ ン グ(RM:RapidManufacturing)技. 術,す な わ ち 造 形 物 を そ の ま ま 製 品 と し て 利 用 で き る 技 術 と し て 利 用 が 拡 大 し て き て い る. こ の よ う な 中,2009年 対 し て,積. にASTMに. お い てF42委. 員 会 が 設 置 さ れ,い. わ ゆ る除去加 工 に. 層 を 繰 り 返 し て 付 加 し て い く加 工 と い う意 味 で ア デ ィ テ ィ ブ マ ニ ュ フ ァ ク チ ャ. リ ン グ(AM:AdditiveManufacturing)と. 呼 ぶ こ と が 決 定 さ れ た(2).現 在,TestMethods,. Processes,Materials,DesignExecutive,Terminologyの4つ 部 規 格 も 制 定 さ れ て き て い る こ と か ら も,今. の 小 委 員 会 も 設 置 さ れ,一 後 設 計 ・製 造 分 野 で の 役 割 が ま す ま す 大 き く. な る と 考 え ら れ る. 本 稿 で は,最. 近 の レ ー ザ 積 層 造 形 技 術 の 開 発 動 向 に つ い て 述 べ る と と も に,著. 部 科 学 省 私 立 大 学 戦 略 的 研 究 基 盤 形 成 支 援 事 業(平. 成21年. 度 ∼25年. 度)の. 研 究 プ ロジェ. ク トの 中 で も 実 施 し て い る こ れ ま で の 研 究 成 果 と 今 後 の 展 開 に つ い て 紹 介 す る.. 69. 者 らが文.

(2) 2.レ. ー ザ 積 層 造 形 の現 状 と課 題. レ ー ザ 積 層 造 形 法 の 代 表 で あ る 選 択 的 レ ー ザ 焼 結 の 方 法 を 図1に 形 す る コ ン テ ナ に 粉 末 を リ コ ー タ に よ り 均 一 に 敷 き,つ. ぎ にCADデ. 示 す.ま. ノ メ ー タ ー ミ ラ ー を 通 し て レー ザ を. ず,製. 品 を造. ー タ に基づ きガル バ. ガ. ノ レノ{ノメーター ミラー一. 照 射 し,照 射 部 分 の み を 固 化 す る. こ の 操 作 を繰 り返 して 積 層 す る こ と. プ・ トタ. に よ り,三 次 元 複 雑 形 状 品 を製 作 す. イブ形状. る.こ れ に よれ ば,切. 削法 をは じめ. ■. とす る他 の 加 工 法 で は 不 可 能 な 製 品 (図2)を. 製 作 で き る.ま た,多. 品. 未固化部分. 種 少 量生 産 にお い て重 要 な ツール で あ る金 型(図3)を. 迅速 かつ低 コス. トで 製 作 可 能,人. 工 骨 な ど生 体 材 料. の テ ー ラ ー メ イ ドの 製 品 の製 作 が 可 能 な ど の 特 長 を 有 す る.. 図2ア (3Dシ. 図1. 選 択 的 レ ー ザ 焼 結 法(Boure11教. ル ミニ ウ ム製 超 軽 量 構 造. 図3射. 授 の 好 意 に よ る). 出 成 型 金 型(EOSホ. ー ムペ ー ジ). ス テ ム ズ 社 ホ ー ム ペ ー ジ). 上 述 した よ うに,高 性 能 な フ ァ イ バ ー レー ザ の 開発 や 粉 末 材 料 の 開 発 な ど に伴 い,高. 速. で 高 密 度 ・高 精 度 の 金 属 製 品 や アル ミニ ウ ム や チ タ ン合 金 の 製 品 を製 作 で き る装 置 が2008 年 に各 社 か ら発 表 され た(1).こ れ らの 新 た に 開発 され た 装 置 の 特 長 の 一 つ は,高 密 度 ・高 精 度 化 を狙 っ て ス ポ ッ ト径 の 小 さい フ ァ イ バ ー レー ザ を 利 用 して い る 点 で あ る.ま た,ア ル ミニ ウム や チ タ ン 合 金 の レー ザ 焼 結 を 可 能 とす る た め に は 酸 素 量 の 大 幅 な低 減 を 図 る 必 要 が あ る こ とか ら,こ れ ま で の 装 置 と比 べ て 造 形 領 域 を 小 さ く し,密 閉 度 の 高 い チ ャ ン バ ー を採 用 して い る点 で あ る 金 型 に つ い て は,図3に. 示 す よ うに 本 法 に よ る射 出成 型 用 金 型 へ の 適 用 が行 わ れ て い る. が,最 近 直 接 レー ザ 積 層 造 形 法 に よ りM2粉. 末 を 用 い て,硬. さ55HRC以. 上 の高硬 度 金型. の 作 製 な ど が 可 能 とな っ て き て い る(3).今 後 は,精 度 等 を 含 め た 金 型 設 計 へ の 適 用 が 期 待 され る.ま た,積 層 造 形 機 能 と切 削 加 工 機 能 の 両 方 を搭 載 し た 金 属 光 造 形 複 合 加 工 機 装 置 に よ る金 型 製 作 技 術 の 開 発 が 金 型 メー カ ー で 実 施 され て い る.こ の 開 発 で は,冷 却 管 を 最. 一70一.

(3) 適 配 置 で き る な どの レー ザ 積 層 造 形 の 特 徴 を 生 か した 金 型 設 計 技 術 の 開 発 が行 わ れ て お り, 金 型 の 高 度 化 が 図 られ て き て い る(4). レー ザ 積 層 造 形 品 の 精 度 に つ い て は,金 属 材 料 で は な い が,樹 脂 粉 末 を 利 用 した 高 精 度 加 工 技 術 も 可 能 とな っ て き て い る.こ れ は,レ. ー ザ ビ ー ム径 を フ ァイ バ ー レー ザ を 用 い る. こ とに よ り小 さ くす る と と も に,ナ イ ロ ン粉 末 粒 子 を20μm程. 度 に し,ラ ンバ ー ト ・べ 一. ル の 法 則 に従 っ て レー ザ 吸 収 剤 を 添 加 す る こ とに よ り,最 小 肉 厚0.2mmを. レ ス 鋼 に つ い て は,ほ 告 さ れ る な ど,こ. れ まで 実績 の あ るス テ ン. ぼ100%の. こ10年. r. さ ら に 材 質 に つ い て み る と,こ. 実 現 して い る(5).. 相 対 密 度 が 得 られ る と報. 間 の レー ザ 積 層 造 形 技 術 の 進 歩. は 目 覚 ま し い も の が あ る.こ. れ ま で 難 し い と され て い た チ .押. タ ン や ア ル ミ ニ ウ ム の 研 究 も 実 施 さ れ て い る.チ. タ ンにつ 、. い て は,多. く の 研 究 が な さ れ て お り,最. 近 の研 究 では 三浦. は 十 分 な 結 果 は 得 ら れ て い な い.ま. た,Trainiら(7)は. に 示 す よ う な 歯 科 用 イ ン プ ラ ン ト をEOS社 り作 製 し て い る.こ. の よ う に,チ. 度 等 につ い て. 一. 可. ら(6)は生 体 材 料 へ の 適 用 を 試 み て い る が,強. 図4. 製 の装 置 に よ ,∫. タ ン に つ い て も レー ザ 積. 側. 層 造 形 が 可 能 と な っ て き て い る.. 二. '5. ア ル ミ ニ ウ ム の レ ー ザ 積 層 造 形 に つ い て は,Sercombe. タ. ら(8)・(9)に よ る樹脂 コ ー テ ィ ン グ粉 末 を 用 い た 選 択 的 レー ザ 積 層 造 形 に よ る 研 究 報 告 の み で あ る.こ 樹 脂 部 の 焼 結 を 行 っ た 後,N2中. 図4歯. 科用インプラン ト. で 脱 バ イ ン ダ す る た め,ア ル ミ ニ ウ ム 粉 末 表 面 が 窒 化 さ れ,. が 得 ら れ る と 報 告 さ れ て い る が,健. Mahaleら. ▼. の 方 法 で は,. こ れ が ス ケ ル ト ン 構 造 を 作 り溶 浸 中 に 形 状 を 保 つ 役 割 を 果 た し て,相. Mahaleら(11)は,電. 、. 対 密 度95%の. 造形 体. 全 な 焼 結 体 は 得 ら れ て い な い.Tamingerら(10)と. 子 ビ ー ム 積 層 造 形 に よ る ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 の 積 層 造 形 を 試 み て い る.. の 報 告 で は,相. 対 密 度90%以. 上 の 造 形 体 を 作 製 し て い る.ア. ル ミニ ウ ム あ るい. は ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 の 直 接 レ ー ザ 積 層 造 形 に つ い て は,著. 者 ら の 報 告(12),(13)以外 に は,. Olakanmiら(14)が200WのCO2レ. 末 に 関 す る 報 告 を 行 っ て い る.. こ の よ う に,最. 近 の こ の 分 野 に お け る 動 き は 目 覚 ま し く,さ. こ れ ら 研 究 動 向 の 詳 細 は,レ. 3.ア. ー ザ を 利 用 し たA1-12Si粉. ら な る 発 展 が 期 待 さ れ る.. ー ザ 積 層 造 形 に 関 す る レ ビ ュ ー(15)な ど を 参 照 さ れ た い.. ル ミ ニ ウ ム 合 金 の レー ザ 積 層 造 形 技 術 開 発. こ こ で 紹 介 す る 内 容 は,経 開 発 事 業 に 応 募 ・採 択 され 発 」 を 実 施 し,レ. 済 産 業 省 平 成18・19年. 度 地 域 新 生 コ ン ソー シ ア ム研 究. 「自動 車 用 軽 量 化 部 材 の ラ ピ ッ ドプ ロ セ ス 技 術 の 実 用 化 開. ー ザ 積 層 造 形 装 置 の 開 発 と と も に,ア. 造 形 技 術 の 開 発 を行 っ た も の で,そ. ル ミ ニ ウ ム 合 金 の レー ザ 積 層. の後 補 完 研 究 を実 施 して私 立 大 学 戦 略 的 研 究 基 盤. 形 成 支 援 事 業 の 研 究 プ ロ ジ ェ ク トに 引 き継 い で い る 内 容 で あ る.本 ジ ェ ク トの 成 果 の 概 要 を 紹 介 し て お く.な お,詳. 稿 で は,そ. 細は 「 型 技 術 」2010年8月. のプ ロ. 号(16)な ら. び に 著 者 の 報 告(12)・(13)を 参 照 願 い た い. 本 プ ロ ジ ェ ク トで は,「 レー ザ 積 層 造 形 技 術 」 を 中 核 と し て 自動 車 用 を 中 心 と し た 軽 量 ・高 機 能 部 材 を 高 速 で 製 造 で き る シ ス テ ム の 構 築 を 目 的 と して,. 一71一.

(4) ① 軽 量 化 部 材 の 代 表 で あ る ア ル ミニ ウ ム 合 金 の レー ザ 積 層 造 形 技 術 の 開 発 ② 軽 量 化 部 材 用 レー ザ 積 層 造 形 装 置 の 設 計 ・開 発 の2つ. の 課 題 を 実 施 し た.. 本 プ ロ ジ ェ ク トで は,真 空 チ ャ ンバ ー を用 い た 実 験 用 レー ザ 積 層 造 形 装 置 な らび に レー ザ積 層 造 形 装 置 を 開 発 す る と と も に,開 発 した 装 置 に よ りア ル ミニ ウム 合 金A1-12Si粉. 末. を 用 い た積 層 造 形 品 を 作 製 す る た め に,ま ず,レ. 査. ー ザ 出 力,走. 査 速 度,走. パ タ ー ン,積 層 ピ ッチ の 積 層 造 形 条 件 な どを 詳 細 に 検 討 した.つ 条 件 に よ り,113モ 3.1レ. 査 ピ ッチ,走. ぎ に,得. られ た 積 層 造 形. デ ル の 変 速 機 部 品 試 作 品 の 作 製 を行 っ た.. ー ザ 積 層 造 形 装 置 の 設 計 ・開 発. 本 プ ロ ジ ェ ク トで は,最 終 的 に 表1に. 示1 熟. す 仕 様 の レー ザ 積 層 造 形 装 置 を 開発 した,. 1. 造 形 室 は 高 密 閉構 造 と し,不 活 性 ガ ス を 導. 上 させ る た め にYbフ 大 出力:50W,波. i.日 ■. ァ イ バ ー レー ザ(最. 長:1090nm)を. 圃 .. 入 で き る構 造 と した.レ ー ザ に は 精 度 を 向. ■■. 採 用 し,. ガ ル バ ノ メ ー タ ー ミ ラ ー を 用 い て レー ザ 照 射 を行 う方 式 と した.積 層 造 形 に は ブ レー ド方 式 を採 用 し,中 央 部 を300×300mm の 造 形 部,両. 側 を粉 末 供 給 部 と した.開 発. した 装 置 の 外 観 を 図5に. 示 す.. 図5開. 表1レ. 発 した レー ザ 積 層 造 形 装 置. ー ザ積層 造 形装 置 の仕 様. 有 効 ワ ー ク エ リア. X:300×Y:300×Z:400mm. 最 小 積 層 ピ ッチ. 0.05mm. 造形室構造. 高密閉構造. 材料酸化 防止方式. 不 活 性 ガ ス ボ ン ベ(Ar)よ. 粉末積層機構. ブ レー ド方 式. 粉末材料供給方式. 専 用 カ ー ト リ ッ ジ脱 着 方 式. 搭 載 レー ザ. 空 冷 式 フ ァ イ バ ー レ ー ザ50W(SPI社. レー ザ ビー ム 走 査. ガ ル バ ノ ミ ラ ー 方 式(リ. 機械制御装置. プ ロ グ ラ マ ブ ル コ ン トロ ー ラ. デー タ処理 装置. デ ス ク ト ッ プPCDELLPRECISION1707FP. ア プ リケ ー シ ョン ソ フ トウ ェ ア. SEMware,SEMtoo1,WinMCLtest32. 入力 デ ー タ. STLフ. 3.2実. ォ ー マ ッ ト,GCXフ. り充 填. 製). ニ ア トラ ン ス レ ー タ 付 き). ァイル. 験方法. 粉 末 に は,平 末 混 合 は,V型. 均 粒 径60μmのAl-12Si(45∼150pm)粉 混 合 機 ま た は 遊 星 ボ ー ル ミル で 行 っ た.装. と し,レ ー ザ 出 力,走. 査 速 度,走. 末 と レ ー ザ 光 吸 収 剤 を 用 い た.粉 置 内 は 酸 化 防 止 の た めAr雰. 査 ピ ッ チ お よ び 積 層 ピ ッ チ を 変 化 さ せ て,実. 一72一. 囲気. 験 を 行 っ た..

(5) レー ザ 出 力 お よ び 走 査 速 度 の 範 囲 は,レ ー ザ 出 力:10∼50W,走 した.走 査 ピ ッ チ に っ い て は,0.1∼0.3mmの ∼0 .4mmの. 間 で 検 討 した.積 層 ピ ッチ に つ い て は,0.1. 間 で 検 討 し,最 適 な積 層 造 形 条 件 を 調 査 し た.な お,積. に つ い て はSEMを 3.3レ. 査 速 度:5∼20mm!sと. 層 造形 体 の造形 状 況. 用 い て 観 察 した.. ー ザ 積層 造 形条 件 の検 討. (1)レ ー ザ 出 力 と走 査 速 度 の 関 係 な らび に レー ザ 吸 収 剤 添 加 量 の 影 響 レー ザ 積 層 造 形 を 可 能 とす る た め に は,ま ず,レ. ー ザ 出 力 と走 査 速 度 の 関係 を 明 ら か に. す る必 要 が あ る.こ の 中 で,滑 ら か な 線 状 の トラ ッ ク を作 製 す る条 件 を 見 出 す こ と に よ り, 積 層 造 形 が 可 能 とな る た め,ま ず 基 本 と な る レー ザ 出 力 と走 査 速 度 の 関 係 を詳 細 に検 討 し, マ ッ プ を 作 成 した.な. お,図. 中 の数 値 は エ ネ ル ギ ー 密 度E(J!mm2)を. 次 式 に よ り求 め た 値. で あ る.. E=0/mm:1 γ ゴ. こ こ で,1):レ. ー ザ 出 力(W),y:走. 査 速 度(mm!s)お. レ ー ザ 吸 収 剤 を 添 加 し な い 場 合 に は,図6の し な い 状 態 と な っ た.こ く い こ と と 併 せ て,熱 て,レ. れ は,ア. よ び ゴ:レ ー ザ ス ポ ッ ト径(mm)で. あ る.. 写 真 に 示 す よ う な 球 状 あ る い は 焼 結 ・溶 融. ル ミニ ウ ム 粉 末 が レー ザ を反 射 して 熱 と して 吸 収 され に. 伝 導 率 が 高 い た め と考 え ら れ る.こ. ー ザ 出 力 と 走 査 速 度 の 関 係 を 検 討 し た.吸. の た め,レ. ー ザ 吸収剤 を添加 し. 収 剤 添 加 量 が 少 な い 場 合 に は,溶. ほ と ん ど 繋 が ら な い 状 況 あ る い は 球 状 と な る が,添. 加 量 を0.5mass%以. 融部 が. 上 添 加 す る と,レ. ー ザ 出 力 と 走 査 速 度 の 関 係 で 線 状 の 溶 融 体 を 作 製 で き る こ と が わ か っ た .レ. ー ザ吸収 剤 添. 加 量2.0%の. 上,走. 査速 度. た,エ. ネル ギ. 15mm!s以. 例 を 図6に. 示 す.こ. れ か ら わ か る よ う に,レ. ー ザ 出 力30W以. 下 で き れ い に 連 続 し た ト ラ ッ ク が 作 製 で き る こ と が わ か っ た.ま. ー 密 度10J!mm2以. 上必 要 で あ る こ ともわ か った.. ■t'tk ●meltedandballedtrack. 50. Additive:2.0%. ▲partiallymeltedtrack ×tltdtrack. 一73一.

(6) (2)走. 査 ピ ッチ の 検 討. つ ぎ に,面. を 作 製 す る た め に 走 査 ピ ッ チ に つ い て 検 討 し た.そ. ピ ッ チ に つ い て は,0.1∼0.3mmの あ る.こ. の 結 果,レ. 問 で 検 討 し,そ. の 例 を 図7に. の 走 査 パ タ ー ン は 図7に. ー ザ ビ ー ム の ス ポ ッ ト径 が0.17mmで. 示 す.走. 査. 示 す と お りで. あ る こ と か ら,ほ. ぼ113オ. ーバ. ラ ッ プ す る ピ ッ チ が よ い こ と が わ か っ た.こ れ は,一 般 的 に 行 わ れ て い る 値 と 同 様 で あ る. (3)積. 層 ピ ッチ の 検 討. 三 次 元 製 品 製 造 の た め に は,積 層 ピ ッ チ の 検 討 も 重 要 で,0.1∼0.4mmの 積 層 ピ ッ チ に つ い て は,試 た.し. か し,試. く し て,ほ. 験 片 の 段 階 で は,0.25mmの. 作 品 の 段 階 で は,変. ピ ッ チ が 最 適 で あ る こ とが わ か っ. 形 の 問 題 等 が 出 て き た た め,さ. ぼ レ ー ザ ビ ー ム ス ポ ッ ト径 に あ た る0.18mmと. 問 で 検 討 し た.. し た.こ. ら に積 層 ピ ッチ を小 さ れ に よ り,ほ. ぼ積 層 部. 分 の 積 層 間 に も 割 れ の 出 な い 積 層 造 形 品 を 作 製 で き た.. 3.4ア. ル ミニ ウ ム 合 金 試 作 品 の 作 製. 上 述 した 積 層 造 形 条 件 で,図8に. 示 す113モ デ ル 変 速 機 部 品 を 対 象 と して 試 作 を 行 っ た.. 積 層 造 形 に お い て は,熱 変 形 や 粉 末 積 層 の 際 のず れ の 問 題 な どが 起 き る た め,こ れ ら に つ い て も検 討 を 行 っ た.. 変 速 機 部 品 の イメー ジ 図8ア. ル ミニ ウム合 金試 作 品. 一74一.

(7) 4.お. わ りに. 本 稿 で は,レ. ー ザ 積 層 造 形 技 術 の 研 究 動 向 に つ い て 紹 介 す る と と も に,著 者 ら の ア ル ミ. ニ ウ ム 合 金 の 積 層 造 形 に 関 す る研 究 状 況 を紹 介 した.上 述 した よ うに,フ の利 用 や 粉 末 製 造 技 術 の 進 歩 と相 侯 っ て,こ. ァイバ ー レーザ. こ数 年 で 積 層 造 形 品 の 高 密 度 化 ・高 精 度 化,. 新 材 料 へ の 対 応 な ど レー ザ 積 層 造 形 技 術 の 新 た な 展 開 が お こ っ て い る.ま. た,テ. キサ ス大. 学 オ ー ス テ ィ ン 校 のBoure11教 授 を 中 心 に した ア メ リカ に お け る本 技 術 の ロ ー ドマ ップ "R oadmapforAdditiveManufacturing-IdentifyingtheFutureofFreeform FabricationProcess-"(17)の. 作 成 も 行 わ れ,図9の. よ うな 構 想 も提 案 され て お り,ア メ リ. カ に お け る本 技 術 に 対 す る 展 開 の意 欲 が うか が え る. 研 究 面 に お い て も,ア メ リカ は も と よ り,ヨ ー ロ ッパ に お い て も積 極 的 に研 究 開発 が 行 わ れ て い る.こ れ らは,こ れ ま で 毎 年 テ キ サ ス 大 学 オ ー ス テ ィ ン 校 で 開 催 され,す で に21 回 を数 え るSFFシ. ン ポ ジ ウ ム や ヨー ロ ッパ で 開 催 され 始 め た シ ン ポ ジ ウ ム な ど を 通 じて. 紹 介 され て き て い る.我. が 国 で は,こ れ ま で 型 技 術 協 会 に よ るRPシ. ンポ ジ ウムが 開催 さ. れ て い る が,本 年2.月 に は東 京 大 学 生 産 技 術 研 究 所 に お い て 第1回AMシ 催 され,最. 近 の研 究 に つ い て の 報 告 が 行 わ れ た.こ. ンポ ジ ウム が開. の よ うな 取 り組 み を繰 り返 す こ と に よ. り,我 が 国 に お け る 研 究 開発 と併 せ て 本 技 術 の 導 入 も進 む も の と期 待 され る. 本 稿 で 紹 介 した 研 究 プ ロ ジ ェ ク トに お い て も,本 地 域 に お け る製 造 技 術 の 高 度 化 に つ な が る よ う に,金 型 の レー ザ 積 層 造 形 に 関 す る研 究 開発 を進 め て い る.研 究 成 果 に つ い て は, 引 き続 き研 究 所 報 告 を 通 じて 紹 介 して い き た い と考 え て い る. お わ りに,本 Bourell教. 授,東. 技 術 に 関す る 多 く の情 報 を提 供 頂 い た テ キ サ ス 大 学 オ ー ス テ ィ ン校 ・ 京 大 学 生 産 技 術 研 究 所 ・新 野 俊 樹 准 教 授 な らび に(株)ア. 原 正 氏 に深 謝 の 意 を 表 す る.. M日t已r旧1呂. 図9Nationa1TestbedCenterConcept(17). 一75一. ス ペ ク ト ・萩.

(8) 参 考 文献 (1)京. 極 秀 樹,"最. 近 の レ ー ザ 積 層 造 形 技 術 の 開 発 状 況",. 日 本 機 械 学 会 誌,Vb1.111,. No.1081(2008),p.1002. (2)新. 野 俊 樹,"積. 層 造 形 技 術 の 最 新 動. (3)橋. 爪 康 晃,"EOSINTIFORMIGAの. 向. と 期 待",型. 特 長. と 活 用",型. 技 術,Vbl.25,(2010),pp.18-22. 技 術,Vbl.25,(2010),pp.43-46.. (4)http:〃www.matsuura.co.jp (5)早. 野 誠 治,"粉. 末 焼 結 積 層 造 形 装 置. 「SEMplice」. の 高 精 細 化 研 究",型. 技 術,Vbl.25,. (2010),pp.38-42. (6)三. 浦 秀 士,他6名,"レ 体 お. ー ザ に よ る チ. タ ン 合 金 粉 末 積 層 造 形 技 術 の 構 築(第3報)"粉. よ び 粉 末 冶 金,Vb1.55,(2008),pp.738-742.. (7)Traini,T.,Mangano,C.,Sammons,R.L.,Mangano,F.,Macchi,A.andPiattelli,A., "DirectLaserMetalSinteringasaNewApproachtoFabricationofanIsoelastic FunctionallyGradedMaterialfbrManufactureofPorousTitaniumDental Implants",DentalMaterials,Vb1.24,(2008),pp.1525-1533. (8)Sercombe,T.B.andSchaffbr,G.B.,"RapidManufacturingofAluminum Components,"Science,Vb1.301(5637),(2003),pp.1225-1227. (9)Sercombe,T.B.andSchaffbr,G.B.,"OntheRoleofTinintheInfiltrationof AluminumbyAluminumfbrRapidPrototypingApplications,"ScriptaMaterialia, V61.51(9),(2004),pp.905-908. (10)Taminger,K.M.B.andHa且e又R.A.,"Characterizationof2219Aluminum ProducebyElectronBeamFreefbrmFabrication,"ProceedingsofSolidFreefbrm FabricationSymposium2002(CD-ROM),Austin,TX,(2002). (11)Mahale,T.,Cormier,D.,Harrysson,0.andErvin,K.,"AdvancesinElectronBeam MeltingofAluminumAlloジProceedingsofSolidFreefbrmFabrication Symposium2002(CD-ROM),Austin,TX,(2007). (12)Kyogoku,H.,Hagiwara,M.,Ybshida,T.,Ikuta,A.andYYasojima,"Direct SelectiveLaserMeltingofAluminumAlloy",Proceedingsof20101SFA(CD-ROM), Tokyo,(2010) (13)Kyogoku,H.,Hagiwara,M.andShinno,T.,"FreefbrmFabricationofAluminum AlloyPrototypesUsingLaserMelting",ProceedingsofSolidFreefbrmFabrication Symposium2010(CD-ROM),Austin,TX,(2010). (14)Olakanmi,E.0.,Cochrane,R.F.andDalgarno,K.W,"DensificationMechanism andMicrostructuralEvolutioninSelectiveLaserSinteringofA1-12SiPowders",J. MaterialsProcessingTechnologヱVb1.211,(2011),pp.113-121. (15)Kruth,J.-P.,LevヱG.,Klocke,F.andChilds,T.H.C.,"ConsolidationPhenomenain LaserandPowder-bedBasedLayeredManufacturing",AnnalsoftheCIRP,Vb1.56, (2007),730-759. (16)京. 極 秀 樹,"ア. ル. ミ ニ. ウ ム 合 金. に よ る 積 層 造 形",型. (17)Boure11,D.L.,Leu,M.C.andRosen,D.W.,"RoadmapfbrAdditiveManufacturingIdentifyingtheFutureofFreefbrmFabricationProcess-"(2009).. 76. 技 術,Vb1.25,(2010),pp.23-27..

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