| Project/Area Number |
20K14635
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute |
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Principal Investigator |
村上 祐一 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部技術開発支援部実証試験セクター, 副主任研究員 (10707136)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 金属積層造形 / レーザ加工 / パルスレーザ / 除去加工 / 表面粗さ改善 |
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| Outline of Research at the Start |
金属積層造形(金属AM)技術は、従来、作製が困難な高付加価値製品を製造できるため、米国やヨーロッパ諸国では、航空宇宙・医療など一部の分野で実用化されている。これに対し、日本では試作レベルを抜け出せておらず、技術格差が広がっている。その理由の一つは、AM造形製品の表面粗さが要求精度に達していない点である。本研究の目的は、開発した試作造形機を用いて、高出力パルスレーザで積層痕と固着粉末を除去加工により、造形品の表面粗さRaを1.6μm程度(組付け部品同等レベル)に向上させる造形方法を確立することである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属積層造形(金属AM)技術は、従来、作製が困難な高付加価値製品を製造できるため、米国やヨーロッパ諸国では、航空宇宙・医療など一部の分野で実用化されている。これに対し、日本では試作レベルを抜け出せておらず、技術格差が広がっている。その理由の一つは、AM造形製品の表面粗さが要求精度に達していない点である。本研究の目的は、開発した試作造形機を用いて、高出力パルスレーザで積層痕と固着粉末を除去加工により、造形品の表面粗さRaを1.6μm程度(組付け部品同等レベル)に向上させる造形方法を確立することである。また、複数材料での適応可能かどうかを検討していくことである。
本研究は3年間の予定の1年目が終了したものとなっている。1年目の課題としては、レーザ除去加工メカニズムの解明のために、in situ測定、除去加工の効果検討、組織・残留応力の観察が調査項目となっている。試作した造形機で安定した造形条件を確立し、in situ測定、観察項目の準備および実施した。製作した造形装置で17-4PHを用いた造形物が安定して造形できる条件を選定することができた。造形中の様子を観察するための高速度カメラを設置するための治具を製作し、造形中に観察ができるか確認を行った。また、除去加工に関してはパルスレーザでレーザを照射できることは確認できた。しかし、パルスレーザの条件であるレーザ出力、レーザの照射する間隔、照射回数、照射経路などで最も効率よく粗さを低減できるかは現在実験を行っている最中となっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
レーザ除去加工メカニズムの解明を目指し、実験を実施した。製作した造形装置で17-4PHを用いた造形物が安定して造形できる条件を選定することができた。造形中の様子を観察するための高速度カメラを設置するための治具を製作し、造形中に観察ができるか確認を行った。また、除去加工に関してはパルスレーザでレーザを照射できることは確認できた。しかし、パルスレーザの条件であるレーザ出力、レーザの照射する間隔、照射回数、照射経路などで最も効率よく粗さを低減できるかは現在実験を行っている最中となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
【2021年度】2020年度実施できなかった項目に追加し、複数材料によるデータベースの構築を実施する。2020年度の結果を指標として、任意の材料で造形した造形物側面の表面粗さ低減に対して、効果が高い除去加工条件を明らかにしていく。17-4PH以外の材料をAl合金、マレエージング鋼、樹脂などの1種類以上に関して、除去加工の有効性を示す。また、材料の違いによって、除去加工メカニズムが異なってくると予想される。これは、固着状態や材料の比重の違い などによって、固着粉末の飛散状況の様子が異なってくるためである。これらの違いを、in situ測定や組織観察などを通じて明らかにしていく。
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