2018 Fiscal Year Annual Research Report

Form accuracy and soundness in wire + arc additive manufacturing of metal

Research Project

Project/Area Number	16H04241
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	笹原弘之東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00205882)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中本圭一東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90379339)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	機械工作・生産工学 / アディティブ・マニュファクチャリング / アーク放電 / モニタリング / 金属組織
Outline of Annual Research Achievements	ワイヤー材料をアーク放電を熱源として溶融し積層する独自の高能率な付加加工の手法において，造形精度と造形物の健全性を向上する手法の開発を行った．この方法で，①積極的な冷却を行う事により凝固時の金属結晶微細化とそれによる強度向上，②造形物の温度と形状をモニタリングし造形条件にフィードバックし，造形精度の向上をねらった． 1)積層金属の溶融・固化のプロセスにおける冷却速度の検討：　ワイヤ＋アーク放電による金属の溶融・固化による積層造形物の金属組織と形状精度を制御するためには、固化する過程における冷却プロセスを制御する必要がある．本年度は冷媒に水を用い，特にパス間温度と冷却水の水位と造形点の距離の影響について検討を行った． 2)形状，温度のインプロセスモニタリング手法の開発：　二次元レーザセンサを走査することにより三次元的な造形形状あるいは現在付加中の形状をモニタリング可能とした．また，赤外線サーモグラフィにより造形物の表面温度を測定し，同時に溶融池の状態をもモニタリングできるカメラを設置し，温度モニタリング結果については造形条件の変更に利用可能となった．形状，温度のインプロセスモニタリング手法の改良を行い，モニタリング結果から，自動で次層のトーチ高さ設定にフィードバックを可能とし150mm程度まで中実形状の造形の安定化と高精度化を実現した． 3)冷却速度や造形条件に依存する金属組織・強度との関係の解明：　冷却速度をコントロールするために，冷却媒体を水として造形物の下部を冷却する手法をとった．冷却水位から造形点までの距離を自動制御する手法を開発し，冷却速度に対する造形ビードの幅と高さの関係，硬さ，金属組織への影響を検討した．また，MIG溶接に加えTIG溶接による造形について検討した．
Research Progress Status	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。