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〈レビュー〉金属積層造形技術の最新動向と応用展開

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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Vbl.7(2016)53-57. ■ レ ビュー ■. 金 属積層 造形 技術 の最新動 向 と応 用展 開 京極. 秀 樹*1. TheRecentTrendandApplicationsonMetalAdditiveManufacturingAReview HidekiKYOGOKU*1. TherecenttrendandapplicationsonmetalAdditiveManufacturingtechnologiesare reviewed.Additivemanufacturing(AM)technologyhasbeendramaticallyattractingattention asabreakthroughtechnologyinadvancedmanufacturingsince2013,andthesaleofAM systemshasincreasedrapidlyintheaerospace,automotive,andmedicalindustries.Therecent trendofthedevelopmentofmetal3Dprinters,themechanicalpropertiesoftheAntedmaterials andtherecentapplicationsareintroduced.Alsothecurrentstateoftheresearchdevelopment inthenational(TRAFAM)projectandtheactivitiesintheAdvancedAdditiveManufacturing Centerareintroduced. KeywordsAdditiveManufacturing,3DPrinter,LaserSintering/Melting,ElectronBeamMelting, LaserMetalDeposition. 1.は. じめ に. 2010年. こ こ数 年 の金 属3Dプ. の 本 誌 創 刊 号 に お い て,「 最 近 の レー ザ 積 層 造. リン タ の 開発 の トレン ドは,高. 速 化 ・高 精 度 化 ・大 型 化 で,こ れ らの 課 題 を解 決 す る 要. 形 技 術 の 開発 動 向 」(1)と 題 して 寄稿 して 以 来,毎 年 金 属 積. 素 技 術 と して,レ. 層 造 形 に 関 す る 内容 の論 文 や レ ビュ ー を寄 稿 して き た.. 高 品質 化,製. ご存 じの とお り,ア メ リカ ・オ バ マ 大 統 領 に よ る2013. シ ミュ レー シ ョン技 術 の 開発 な どが 行 われ て きて い る.. 年2月. 新 た な動 き と した2015年11.月. の 一 般 教 書 演 説 以 後,3Dプ. 中で 急 速 に高 ま り,2010年 て い る.こ の 間,ラ. リ ン タへ の 関心 が世 界. ピ ッ ドプ ロ トタ イ ピ ン グ と呼 ばれ て. ン タの 基 本 特 許 が切 れ て 低 価 格 の 樹 脂 用3Dプ. ウダ ー ベ ッ ド方 式 で は 小. 型 装 置 の 高機 能 化 を 図 る動 き もあ り,装 置 開発 の 拡 が り. のよ う. な 三 次 元 積 層 造 形 技 術 の 急 速 な 進 歩 の背 景 に は,3Dプ. に フ ラ ン ク フル トで 開催. 提 案 され た よ うにモ ジ ュ ール. 化 へ 向 か う動 き が あ る反 面,パ. るい は3D. プ リン テ ィ ン グ と呼 ば れ る よ うに な って き た.こ. 品 の 高 品 質 化 に 必 要 な モ ニ タ リ ン グ技 術 や. され たFormnext2015(3)で. 当日 寺と比 べ て様 相 が 一 変 し. い た 技 術 は,AM(AdditiveManufacturing)あ. ー ザ ー や 電 子 ビー ム光 源 の 高 出力 化 や. も見 られ る.ま た,装 置 開発 を 中 止 して い た メー カ ー も. リ. 再 度 新 た な 装 置 開発 を始 め る動 き も あ り,中 国 や 台 湾 な. リン タ が. ど各 国 で の 開 発 も活 発 化 して き て い る.こ の よ うな動 き. 出 現 した こ と,デ ジ タル も のづ く りの 重 要 性 が 増 して き. はパ ウダ ー ベ ッ ド方 式 が 中心 で は あ る が,デ ポ ジ シ ョ ン. た こ と な どに よ る と考 え られ る.ま た,金 属3Dプ. 方 式 の装 置 開 発 も ヨー ロ ッパ を 中 心 に進 め られ て き て お. リン. タ に 関 して も,こ. こ数 年 で そ の性 能 が 大 幅 に 向 上 し,航. り,イ ギ リス ・TWI(TheWeldingInstitute)を. 空 宇 宙 用 分 野,イ. ン プ ラ ン トな どの 医 療 分 野 を 中心 に 自. たAMCOR(AdditiveManufacturingfbrWearand. 動 車 や 産 業機 器 の 試 作 品 な どへ 適 用 され る よ うに な っ て きた た め と考 え られ る.Wohlersreport2015(2)1こ 金 属3Dプ. CorrosionApplications)プ. あ り,2015年. 程 度,2014年. に は640台. 国 の工 作 機 械 メ ー カ ー を 中心 と してAM技. 程 度 との報 告 が. めて い る. これ ま で も報 告 して き た が,我. も新 た な段 階 に入 っ て き た とい え る. 原 稿 受 付2016年5.月6日 畿大 学 工 学 部 ロ ボテ ィ ク ス 学 科. 教授. が 国 にお い て も,AM. 技 術 の重 要 性 に つ い て の 認 識 が 高 ま り,2014年. ,次. ら に,我 が. 術 と切 削技 術. を融 合 化 した ハ イ ブ リッ ド型 の装 置 開 発 も注 目 を浴 び 始. 度 に は 千数 百 台 に上 っ た とい われ て お り,. 各 社 と も増 産 体 制 を築 い て き て お り,金 属 積 層 造 形 技 術. kl近. ロ ジ ェ ク トが 実 施 され る な ど,. こ の分 野 で の 動 き も活 発 化 して き て い る.さ. よ る と,. リン タ の導 入 台数 は,世 界 市 場 に お い て,2013. 年 に は340台. 中心 とし. 世代基盤技術研 究所. [email protected]. 一53一. 教 授(〒739・2116. 東 広島市高屋 うめの辺1番). 度 よ り経.

(2) 済産業省 「 三 次 元 造 形 技 術 を核 と した も のづ く り革 命 プ ロ グ ラ ム ー次 世 代 産 業 用3Dプ リン タ技 術 開発 一 」(4)が,. 究 所 お よ びDimler社. 金 属 粉 末 を 対 象 と した 国 家 プ ロ ジ ェ ク トと して 開 始 され,. に 大 型 の800mm×400mmの. ま た 内 閣府 に よ るSIPプ. を 開 発 し て い る.ま た,ConceptLaser社 は,メ ル トプ ー ル の モ ニ タ リ ン グ 機 能 を 搭 載 し た 装 置 を 開 発 して お り. この2年. ログ ラム24テ. ー マ が 開 始 され,. 間 で 成 果 が 出始 め て い る.. 本 稿 で は,レ ー ザ ー を 用 い た 最 近 のAM技 今 後 の展 開,さ. と 共 同 開 発 し た 造 形 サ イ ズ600. mm×400mmのXLine1000Rに. 続 き,2015年. 術 の動 向 と. 今 後 品質 保 証 が 重 要 とな る航 空 宇 宙 部 品製 造 な ど に お い. らに は 国 家 プ ロ ジ ェ ク トな ど を実 施 して. て は フ ィ ー ドバ ッ ク 機 能 も 含 め た 開 発 が 加 速 さ れ る と 思. い る 当研 究 所 ・3D造 形 技 術 研 究 セ ン ター の 動 き につ い て. 2015年. に は,Trumpf社. が 再 度 パ ウ ダ ー ベ ッ ド方 式 の. 装 置TruPrint1000LMFを. 術 の 最 新 動 向(5)一(11). AM技. 術 は,2009年. も500Wフ. にASTMF42委. 員 会 に よ り7. つ の カ テ ゴ リー に分 類 され,金 属3Dプ れ て い る造 形 方 式 は,主 BedFusion;以. 後,パ. ァ イ バ ー レ ー ザ ー を 搭 載 し たAM500Mを. 12.月 に は,台. 式 と(2). 湾 の 工 業 技 術 院(ITRI)が,レ. ーザー方式 の. 織 制 御 用 の モ デ ュ レ ー タ を 搭 載 す る な ど新 た な 動 き が 加. ま た,装. 式 で あ る.ま た,我 が 国. 置 開 発 に お い て 注 目 され る の は,2015年11. を 中心 に 開 発 され て い る,こ れ らの 方 式 と切 削機 能 をハ. 月 に フ ラ ン ク フ ル トで 開 催 され たFormnext2015(3)に. イ ブ リ ッ ド化 した 方 式 が あ る.以 下 に,こ れ らの 最 近 の. い て,ド. 動 向 につ い て紹 介 す る.. tomorrow"と. (1)パ ウ ダー ベ ッ ド方 式. び シ ス テ ム 化 を,オ. で あ る.こ. リン タ 開発 の トレ ン ドは, 高 出 力 の フ ァイ バ ー レー ザ ー を搭 載 す る な. リン タの モ ジ ュー ル 化 及. ラ ン ダ のAdditiveIndustries社. れ は,ド. で は あ る が,近. な ど多 重 光 源 化. もモ. ス テ ム を提 案 して い る 点. イ ツ のIndustrie4.0に. お けるスマー. だ コ ン セ プ トの 段 階. い うち に実 現 され マ ス プ ロダ ク シ ョン へ. と 移 行 す る こ と が 予 測 さ れ る.. ③250×250mmか. ら500×500mm以. 上 へ の造 形 エ. リア の大 型 化. 表1.金. が 進 ん でい る と と もに,. 属 大 型3Dプ. リン タ の仕 様(各. 社 ホー ムペ ー ジ. に よ る). ④ 溶 融 池(メ ル トプー ル)の モ ニ タ リン グ機 能 の付 与. E°S M400. 装置. な どが 挙 げ られ る.. 造 形サ イズ(mm》. 最 近 の代 表 的 な 大型 装 置 の 仕 様 を表1に. 示 す.EOS社. レーザ ー. 400x400x400. 1000. スポ ツト径(μm). 装 置 で,走 査 速 度 は従 来. 機 と 同様 で あ る が,高 速 ・高 精 度 を 図 るた めの リコー タ, パ ウ ダー ベ ッ ド等 の モ ニ タ リン グ シ ス テ ム,さ ら に は本. SLM SLM500HL. ConceptLaser. 500x280x320. 800x400x500. 400/1000 80^120. 走査速度(rn局. ∼7. 積層厚さ(闘). 20∼. 500x500x500 フアイバー レーザ ー. レー ザ ー. 111. 1000x2 100^500. ∼10. 造 形速度(㎝37h). 3DS陣ms ProX400. XIine2000R. フアイバー レー ザー フアイバ ーレー ザー フ アイ バ ー. 出力(W》. ァイ バ ー レー ザ ー を使 用 した造. 形 サ イ ズ400mm×400mmの. が,"AMFactoryof. 題 す る 金 属3Dプ. こ の よ うな 提 案 は 当 然 の 流 れ で,ま. あ るい は4台 の フ ァイ バ ー レー ザ ー を搭 載 す る. M400は,1kWのYbフ. お. トフ ァ ク ト リー を 意 識 し た 取 り組 み で あ る と 思 わ れ る.. ど,レ ー ザ ー の 高 出力 化 ②2台. イ ツ のConceptLaser社. ジ ュ ー ル 化 し たMetalFAB1シ. 光 源 と して レー ザ ー を利 用 した パ ウ ダー ベ ッ ド方 式 の ①1kWの. た に組. 速 し て き て い る.. 指 向性 エ ネ ル ギ ー堆 積(DirectedEnergyDeposition;. 金 属3Dプ. 投. パ ウ ダ ー ベ ッ ド方 式 の 装 置 開 発 を 行 っ て お り,新. と して(1)粉 末 床 溶 融(Powder. 以 後,デ ポ ジ シ ョン と記 す.)方. 投 入 して お り,Renishaw社. 入 す る な ど新 た な 装 置 開 発 が 進 め ら れ て い る.2015年. リン タ に利 用 さ. ウダ ー ベ ッ ドと記 す.)方. 財7. 20∼200. 30^150. 105. 10^100. 10^100. 体 造 形 部 に 接 続 して粉 末 処 理 お よび 製 品 の 自動 取 出 しが 可 能 な リサ イ ク リン グ ・フ ィル タ リン グ シ ス テ ム を装 着 で き,最 近 で は4台. ,. わ れ る.. も紹 介 す る. 2.AM技. に さら. 超 大 型 装 置XLine2000R. (2)デ ポ ジ シ ョ ン 方 式. の 光 源 を搭 載 して 大型 の 薄 肉製 品 を. 製 作 す る こ とが 可能 とな っ て い る.SLMSolutions社. デ ポ ジ シ ョ ン 方 式 は,単. は,. 能,複. 純形状 で大型製 品の製造 が可. 層 製 品 の 製 造 が 可 能 な どの メ リ ッ トを 有 し て い る.. 他 社 に 先 行 して 多 重 光 源 化 を進 め て お り,SLM500HL. 最 近 の 動 き と し て,ド イ ツ ・Trumpf社. は,TruLaserCell. で は4台. 3000を. 形 速 度 は,5∼200. 光源 を搭 載 した 装 置 を 開発 して い る.こ れ らの. 新 た に 投 入 し て き て お り,造. 装 置 につ い て も,自 動 化 機 構 や モ ニ タ リン グ機 能 を搭 載. cm31hで. して お り,生 産 性 の 向 上 を 図 っ て い る.ま た,大 型 化 に. CLAD⑪. つ い て は,2012年. Magic2.0を. にConceptLaser社. がFraunhofer研. 一54一. あ る.フ. ラ ン ス ・IREPALaser社. が 開 発 した. と 呼 ぶ デ ポ ジ シ ョ ン 技 術 を 用 い て,BeAM社 開 発 して お り,Pratt&Whitny社. は. のエ ン ジ ン.

(3) 開 発 プ ロ ジ ェ ク トな どへ も参 画 して い る.ま た,同 社 は5 軸 制 御 の ソフ トウェ ア を開 発 してお り,FANUCな CNC制. ⑥ リサ イ クル 性. どの. 通 常,粉 末 につ い て は 装 置 メ ー カ ー か ら指 定 され る こ. 御 へ の返 還 も可 能 に して い る.. と も多 い が,こ れ らの 項 目に つ い て は,十 分 に 管 理 して. こ の よ うに,最 近 で は デ ポ ジ シ ョ ン方 式 に お い て も,. お く こ とが重 要 で あ る.ま た,多 量 に 造 形 を行 う際 に は,. 高 速 で高 精 度 の 造 形 体 の 作 製 が 可 能 と な っ て き て お り,. リサ イ クル 性 も検 討 して お く必 要 が あ る.こ の 際 に は, ・粉 末 の真 球 度 の 変 化. 今 後 さ らに 開発 が進 ん で い く もの と予 測 され る.. ・酸 素 量 の増 加 につ い て十 分 に 管 理 して お くこ とが肝 要 で あ る. 3.2造. 形 体 の 特 性 と そ の評 価 法. 造 形 体 の機 械 的 性 質 につ い て は,造 形 方 向 に よ り組 織 が 異 な る た めASTM規. 格 で は,造 形 面 に対 して0°,45°,. 90° の試 験 片(図2)の. 作 製 が求 め られ て い る。 こ の よ. うに,造 形 方 向 に よ り組 織 に異 方 性 が 現 れ る こ と が報 告 され て い るた め,造 形 条 件 を考 慮 した 機 械 的性 質 に っ い て 十 分 に 検 討 して お く こ とが重 要 で あ る.ま た,造 形 体. L ポ ジ シ ョン方 式 に よ る製 品 例(提 供:BeAM社). 図1.デ. の 疲 労 強 度 や 破 壊 靱 性 値 につ い て も求 め られ て きて お り, これ は本 法 に よ る造 形 体 の信 頼 性 が 増 して き た こ との証 左 で も あ るが,重 要 部 品 につ い て は,最 終 的 に はマ イ ク. (3)ハイ ブ リ ッ ド方 式 工 作 機 械 の技 術 を活 か してAM技. ロX線CTな. 術 と切 削 技 術 をハ イ. ブ リッ ド化 した装 置 開発 は,我 が 国 の 特 徴 で も あ る.(株) 松 浦 機 械 製 作 所 が 松 下 電 工(株)(現. 在,パ. どに よ る品 質 保 証 を行 うこ とが必 要 で あ る.. レー ザ ビー ム パ ウダ ー ベ ッ ド方 式 の 装 置 に よ る造 形 体 と熱 処 理 体 の機 械 的性 質 につ い て,そ れ ぞれ 表2お. ナ ソニ ッ ク. (株))の 技術 で あ るパ ウダー ベ ッ ド方 式 の 粉 末 積 層 造 形. 表3に. よび. 示 す.. と切 削 機 構 を 合 わ せ た装 置 を世 界 に 先 駆 け て 開発 し,同 様 の 形 式 の装 置 を ソデ ィ ッ ク社 も2014年. に 開発 した.こ. 表2.レ. れ らの装 置 は,金 型 メ ー カ ー を 中 心 に 導 入 され て き て い. 形 体 の機 械 的性 質(EOS社. る.ま た,デ ポ ジ シ ョン方 式 のハ イ ブ リッ ド型 の 装 置 は, DMGMORI社 MAZAK社. Materials. As-built Yieldstrength. もデ ポ ジ シ ョン方 式 の積 層 造 形 と切 削 機 構 を. Tensilestrength. (MPa) Ti64horizontal vertical AI10SiMghorizontal. タル の 製 品 の製 造 時 間 と コス トの 削 減,材 料 の 削 減,AM. vertical. 製 品 の表 面 後 加 工 の 除 去 な どの メ リッ トが あ るた め,こ. IN718horizontal. れ らの メ リッ トが 活 かせ る高 機 能 金 型,現 在 溶 接 な どの. vertical. 接 合 を利 用 して い る製 品 な どへ の 適 用 が有 効 で あ る. 表3.レ 3.1AM用. デ ー タ シー トよ り)(12). Direction. が 世 界 に 先 駆 け て 開 発 し,YAMAZAKI. 複 合 化 した装 置 を 開発 して い る. ハ イ ブ リ ッ ド型 につ い て は,造 形 速 度 が 遅 い が,ト ー. 3.AM用. ー ザ ビー ムパ ウダ ーベ ッ ド方 式 の 装 置 に よ る造. 粉 末 と造 形 体 の特 性. 1290±50. 17±3). 1120±80. 1240±50. (10±3). 270t10. 460t20. (9t2). 240t10. 460t20. (et2). 780±501060±50. Materials. X27+5). 634±50. 980±50. リコー タ の 方 式 な どに依 存 す る た め,装 置 に合 った 特 性. 1000±50. (MPa). Elongation (i). 1100±40. (13.5±2). 345±10. 12±2. 350t10. 1112. vertical1000±601100±40(14.5±2) AI105iMghorizontal230±15. ② 拡 が り性(Spredability). vertical230115. IN718horizontal. ③ 粉 末 形 状(真 球 度). vertical1150±1001400±100(15±3)47HRC. ④粒度分布 ⑤酸素量. 一55一. 30HRC (32±5). Heattreated Tensilestrength. (MPa) Ti64horizontal. ① 流 動 性(Flowability). 119±5HBW. デ ー タ シー トよ り)(12). Direction. 粉 末 に要 求 され る 特性 は,装 置 の 光 源,粉 末 供 給 方 式, を有 す る粉 末 を選 択 す る必 要 が あ る.こ れ らに 関係 す る. 320±20HV5. ー ザ ビー ムパ ウダ ーベ ッ ド方 式 の 装 置 に よ る熱. Yieldstrength. 因 子 と して,次 の よ うな 項 目が 挙 げ られ る.. Hardness. {%). 1140±50. 処 理 体 の機 械 的 性質(EOS社. 粉 末 に要 求 され る 特 性. (MPa). Elongation. Hardness.

(4) F. 術 開発 プ ロ グ ラ ム)」 の実 施 母 体 で あ る技 術 研 究 組 合 次 世. 4. →▼. r. ■. 愈 望 一. 代3D積 層 造 形 技 術 総 合 開発 機 構(TRAFAM)に よる 「 次 茸 世 代 産 業 用3Dプ リン タ技 術 開 発 プ ロ ジ ェ ク ト」 の 実施.  . (a)0°. 図2.引. (b)45°. (2)経. 済産業省 「 地 域 イ ノベ ー シ ョン協創 プ ロ グ ラ ム補. 助 金 」(3Dプ. リン タ拠 点 整 備 に よ るオ ー プ ン プ ラ ッ トフ. ォ ー ム構 築 支 援 事 業)に. (c)90°. 張 試 験 片 の例. 社)及. よ る共 同研 究(平 成27年. び 人 材 育 成 事 業(共. 度4. 同研 究 内 で の人 材 育 成 及 び セ. ミナ ー 実 施) 4.先 進 活 用 事 例. 5.2次. 金 属 積 層 造 形 に よ る製 品 へ の適 用 例 は 、 現 状 で は航 空 宇 宙 分 野,自. 動 車 用 試 作 品,イ. ン プ ラ ン トな どの 医療 関. が 次 世 代LEAPエ. 用 を加 速 させ て い る.GE社 2018年 社 は,イ. 工 デ ー タベ ー ス の 構 築 な どに 関す る研. 究 を実 施 して い る.そ の 一 部 を紹 介 す る.. ンジンの. 術 に よ り製 作 す る と発 表 して 噴 射 ノ ズル や. ブ レー ドへ の 適 用 を決 め て 以 来,各. プ ロジ ェ ク トに お け る基 礎. 技 術 で あ る溶 融 凝 固機 構 の解 明,熱 変 形 シ ミ ュ レー シ ョ ン技 術 の 開 発,加. 航 空 宇 宙 関連 で は 、GE社. リン タ技 術 開発 の 状 況. 当セ ン タ ー にお い て は,本. 連 分 野 が ほ とん どで あ る. 25%をAM技. 世 代 型 産 業 用3Dプ. (1)溶融 凝 固機 構 の解 明. 社 とも本 分 野 へ の適. 金 属 積 層 造 形 に お い て は,溶 融 凝 固機 構 を 明 らか に し. は噴 射 用 ノズ ル につ い て は,. て お く こ とは,造 形 体 の 品質 を 安 定 化 す る た め に も非 常. に は年 間4万 個 製 造 す る と して い る.Rolls-Royce. に重 要 な こ とで あ る.こ の た め,本 プ ロ ジ ェ ク トで 開発. ギ リス ・MTCセ. ン ター,ARCAM社. した要 素 技 術 研 究 機 に お い て は,高 速 度 カ メ ラ とサ ー モ. との共 同. で ジ ェ ッ トエ ン ジ ン のベ イ ン を製 造 した と発 表 して い る.. ビ ュー ワ を設 置 で き る よ うに な っ て い る.図3に. Airbus社. 化 型 ス テ ン レス 鋼 に お け る 高速 度 カ メ ラ に よ る測 定 結 果. は,多 くの 航 空 機 部 品へ の適 用 を行 って き て い. る.ま た,各. ロケ ッ ト開 発 メー カ ー に お い て は,ロ. ケッ. 析 出硬. の 例 を示 す.こ れ か ら,メ ル トプ ー ル の状 況,ト 固 時 間 な どが わ か る.ま た,サ. ラ ック. トエ ン ジ ンの燃 料 噴 射 ノズ ル,噴 射 ノズ ル な どへ の適 用. の 状 況,凝. ーモ ビュー ワ. も考 え て お り,こ の分 野 へ の適 用 は,今 後 ます ま す 進 む. に よ り温度 分 布 に つ い て も測 定 可 能 とな っ て い る.こ れ. もの と予 測 され る.. らのデ ー タ を用 い て,プ. ロセ ス マ ップ の最 適 化,シ. ミュ. レー シ ョンへ の適 用 な どが 可 能 とな っ て い る.. 我 が 国 に お い て も,自 動 車 メ ー カ ー の 動 き が活 発 化 し て き てお り,自 動 車 分 野 へ のエ ン ジ ン回 りを は じめ とす. 日口K加o瀞. る試 作 品 へ の 適 用 も各 社 と も進 ん で きて い る.こ の分 野. 加. レロ モ     ほ. に お い て も,自 動 車 開発 期 間 の短 縮 と試 作 品 の コ ス トダ. 』 一 拶 馳㎞ 搬. ウ ンの た め の装 置 導 入 が進 行 して い る.. 痂. 1 .・`・}・. 我 が 国 に お い て は,金 型 へ の適 用 が 多 く行 わ れ て き て. 自`'繍 Yt電:富. ブ を有 す る 高機 能 金 型 の 作 製 が行 わ れ て い る.こ れ らは. ¶..心`圃 声,ン. 昌 畠.レ,.:団. ・ご ぜ 一 匿::1" ⊥'1画-4. 2回. る装 置 に とっ て有 効 な適 用 分 野 で あ る. 図3.高 形 技 術 研 究 セ ンタ ー の 取 り組 み. 5.13D造. 形 技 術 研 究 セ ンタ ー の概 要. ・.・. 興 燭L蜻 ㌧ 角騰"一`. 圭 以 歯. ハ イ ブ リ ッ ド型 の パ ウダ ー ベ ッ ド方 式 で 切 削機 能 を有 す. 5.3D造. ロ巳. ・'噂"r.・. 一. お り,複 雑 な 配 置 を した 冷 却 水 管 を 有 し,深 溝 、 高 い リ. 皇蜘. 位oo理 砂 聞 に相 当}. 速 ビデ オ に よ る測 定 結 果(SUS630)の. 例. (2)加工 デ ー タベ ー ス お よび 材 料 デ ー タベ ー ス の構 築. 本 セ ン タ ー は,平 成26年 度 に 採 択 され た経 済 産 業 省 「 三 次 元 造 形 技 術 を核 と した もの づ く り革 命 プ ロ グ ラ ム. 金,ア ル ミニ ウム合 金 お よび チ タ ン合 金 に 関 す る最 適 造. 要 素 技 術 研 究 機 に よ りステ ン レス 鋼,ニ. (次世 代 型 産 業 用3Dプ. 形 条 件 の 検 討 を行 い,プ. リン タ技 術 開発 及 び 超 精 密 三 次. ッケ ル 基 超 合. ロセ ス マ ップ の作 成 を行 っ て い. 元 造 形 シ ス テ ム 技 術 開 発 プ ロ グ ラ ム)」(10),(13)'(15)を 実施す. る.ま た,最 適 条 件 下 で の造 形 を 行 い,材 料 特 性 を検 討. る母 体 と して設 置 した.現 在,次. して い る.各 種 材 料 に お い て,優 れ た 強 度 を 有 す る造 形. の2テ. ー マ を 中心 に活. 動 して い る. (1)経. 済 産 業 省(平 成26∼30年. が 可 能 とな っ て い る. 度)「 三 次 元 造 形 技 術. イ ン コネ ル718の. 例 を以 下 に示 す.粉 末 は,プ ロ ジ ェ. を核 と した もの づ く り革命 プ ロ グ ラム(次 世 代 型 産 業 用. ク ト参 加 の 粉 末 メ ー カ ー の も の を 使 用 して い る.粉 末 の. 3Dプ. SEM写. リン タ 技 術 開発 及 び 超 精 密 三 次 元 造 形 シ ス テ ム技. 一56一. 真 を図4に 示 す.造 形 体 につ い て は,図2に. 示し.

(5) た も の で,こ れ らの試 験 片 か ら引 張 試 験 片 を 作 製 して, 引 張 試 験 を行 っ た例 を 図5に に,引 張 強 さ1100MPa程. 示 す.こ. ま た 、 本 技 術 の 活 用 の た め に は,ト. れ か らわ か る よ う. 度 の 高 強度 が 得 られ,伸. 構 造 解 析,熱. びも. ポ ロ ジー 最 適 化,. ・流 体 解 析 な どシ ミュ レー シ ョン技 術 の 導. 入 は不 可 欠 で,設 計 技 術 の 変 革 を行 って お く こ とが 重 要. 20%以 上 と高 延 性 の造 形 体 が 得 られ て い る.. で あ る. (3)そ の他 3Dプ. ① 粉 末 回収 ・処 理 装 置 な ど周 辺 機 器 の検 討. 嶋 曹. リン タ導 入 時 に注 意 して お く こ と と して,. ②. ③ 金 属 粉 末,べ 一 ス プ レー トな どの購 入 へ の対 応. },Q亀 ,'. 娚・ 図4.イ. メ ンテ ナ ン ス へ の 対 応 状 況. 麗. な ど,十 分 に検 討 して お く こ とが 重 要 で あ る. 本 技 術 は,次 世 代 の"も の づ く り"に お い て は,核. ;:'"血11. ン コネ ル718粉. 末 のSEM写. 真. と. な る技 術 の一 つ で あ り,本 技 術 の 普 及 に よ り新 た な 高機 能 製 品 を 開発 して い く こ とが,我. 120D. が 国 に"も の づ く り". 技 術 を残 す た め の キ ー テ ク ノ ロ ジー で あ る.こ の た め に. ㎜. 1旧lamdeg)-T. は,技 術 開発 は も ち ろ ん の こ と,本 技 術 を理 解 した設 計. ㎜. で あ る と考 え て い る.. ㎜. 本 稿 を ま とめ る に 当た りご協 力 頂 い た近 畿 大 学 次 世 代 基 盤 技 術 研 究所 ・3D造 形 技 術 研 究 セ ン ター 関係 者 各 位 に. 伽. 謝 意 を表 す る.. oo 2. (煽臨置V=島 =卯﹂↑㎝ 即= 望﹂山旨. 者 ・技 術 者 の育 成 が 重 要 で あ り,本 研 究 セ ン ター の使 命. 参考文献 o。51。15加. (1)京. 芝53。. 極 秀 樹,近 畿 大 学 次 世 代 基 盤 技 術 研 究 所 報 告,1, (2010),pp.69-76.. E圏o㎎ 日tion㎝). (2)Wohlersreport2015,(2015),Wohlers. 図5.イ. ン コネ ル718造. 形 体 の応 カ ー ひ ず み 曲線. AssociatesInc.. (3)N.Williams,MetalAdditiveManufacturing,. 5.お わ りに. Winter2015,1,(2015-4),pp.27-39.. リン タ が導 入. (4)大. 胡 田 稔,素. 形 材,55,(2014),pp.54-59.. され て き てお り,今 後 さ らに 導入 が進 む も の と予 測 され. 我 が 国 に い て も,こ の と こ ろ金 属3Dプ. (5)京. 極 秀 樹,近. 畿 大 学 次 世 代 基 盤 技 術 研 究 所 報 告,6,. る.本 セ ン ター にお い て,現 在 国 家 プ ロ ジ ェ ク トで 開発. (2015),pp.179-183.. した 要 素 技 術 研 究機 に よ る研 究 開 発 とSLMSolutions. (6)京. 極 秀 樹83,(2014),pp.250-253.. 社製SLM280HLを. 導 入 して 共 同研 究 あ るい は人 材 育成. (7)京. 極 秀 樹,レ. を行 っ てい る経 験 か ら,導 入 時 には 、 次 の 点 を注 意 して. (8)京. ー ザ ー 研 究,42,(2014),pp831-835.. 極 秀 樹,3Dプ. お く こ とが重 要 で あ る.. リン ター の 材 料 技 術 の 開発 動 向. と 市 場 展 開,(シ. (1)対象 製 品(タ ー ゲ ッ ト)を 明 確 に して お く こ と. ー エ ム シー. ・ リ サ ー チ,2015),. pp.91-107.. 自社 試 作 品 ・製 品,他 社 試 作 品 ・製 品 に 関 わ らず 対 象. (9)京. 製 品 を 明確 に して お く こ とが 重 要 で あ る.各 社 の装 置 は,. 極 秀 樹,機. 械 技 術,63,(2015・9),pp.68・72.. (10)H.Kyogoku,MetalAdditiveManufacturing,. カ タ ロ グ上 の性 能 は 同 じ よ うに見 え る が,実 際 は それ ぞ. Autumn/Fa112015,1,(2015),pp.31-39.. れ 特 徴 が あ る た め,製 品 の形 状 や 大 き さ,材 質 な どの対. (11)京. 象 製 品 に合 っ た装 置 選 択 が 重 要 で あ る.. (12)http:〃www.eos.info/material-m(2016.5.2現. (2)AM技. (13)https:〃trafam.or.jp/(2016.3.24現. 術 導入 へ の 事 前 対 応 を して お く こ と. 金 属3Dプ. リン タ に よ る造 形 に は 多 くの 因 子 が 関係 す. るた め,事 前 に樹 脂 用3Dプ. (14)技. 極 秀 樹,型. リン タ を 導 入 して,3DCAD. 術 研 究 組 合 次 世 代3D積. 構,"ひ. の 習 得,サ ポ ー ト等 を含 め た設 計 手 法 な ど基 礎 的 な技 術. ら め き を 形 に!設. ノ づ く り"シ. を習 得 した人 材 の 育成 が 重 要 で あ る.. (15)京. 一57一. 技 術,31,(2016-2),pp.18-23.. 極 秀 樹,計. 在) 在). 層 造 形 技 術 総 合 開発 機 計 が 変 わ る新 しい モ. ン ポ ジ ウ ム 講 演 集,(2015). 測 と 制 御,54,(2015),pp.386-391..

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参照

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