2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K06794
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| Research Institution | Tsukuba University of Technology |
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Principal Investigator |
谷 貴幸 筑波技術大学, 産業技術学部, 教授 (80279554)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 放電加工 / 細線電極 / 金属造形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，比較的小型な部品をターゲットとした金属３Ｄプリンタを開発することを目的としている。対象とする金属は高強度，高融点を有するタングステンである。その手法は，タングステン細線に対して任意の２か所に限定した場所に放電を同時に発生させ，その２ヶ所の間で溶融した細線成分を金属基板に堆積させる方法である。装置は，２つの極間間隙を持つ構造となる。すなわち，電極と細線および細線と基板との間に微小な間隙を設け，この極間間隙をアクチュエータによって制御し，両間隙に同時に放電を発生させる。
平成２９年度までにプロトタイプとしての装置の構築が終了し，基礎的な実験を実施しており，金属の堆積に有効な条件を見出している。この条件下での様子を高速度カメラで撮影した結果，放電が発生した２点間の細線は溶融状態に達し，溶融した金属がその表面張力によって，表面積が最小となる形で基板に堆積することが明らかとなった。細線が溶融する形態は，材質や細線の直径によって異なることも確認しており，今後は任意のパルス列を入力するなどの放電電源の制御を含めた検討も合わせて実施し，これを連続的に実行し，小型部品の造形を試みる。
以上で検証した溶融細線による造形法に加え，薄肉パイプの消耗を利用する方法も同時に実施している。薄肉パイプを高速に回転させることによって，放電柱を滑らせて基板側への熱の入力を押させ，消耗した材料を堆積させることを狙いとした方法である。単発放電実験によってアーク滑り現象はすでに確認しており，今後は連続放電による堆積加工あるいは表面改質への応用を試みる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究によって構築してきた放電回路，極間制御がそのまま使用できる研究テーマであるため，機械要素および制御関係において大きな問題が生じていない。単発の放電によって，ねらい通りの材料の溶融および基板への移行は達成していることから，この現象の再現性を高めることによって，本研究の目的である連続堆積加工は可能と思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本実験では，確実に２ヶ所において放電を発生させる必要があるが，２ヶ所同時にそれぞれの極間距離を設定することが必要となる。これを実現しながら，細線の連続的な繰り出し機能を追加する必要があるため，この機能を追加する形で現行の装置の改良を進め，安定な堆積加工の実現を目指す。これに加え，投入する電極と溶融させる細線との関係を明らかとし，これをデータベースとして構築し，材料毎の放電電源の最適化を図る。これらの基礎実験に加えて，基板側のステージ制御の検討も行い，任意形状の金属造形物の創成を試みる。
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| Causes of Carryover |
（理由）
従来までの研究に用いた装置を再構築して，基礎実験用の装置を構成した。構成した装置による基礎実験の結果から，新しく購入する比較的大型の電源および高精度アクチュエータのスペックを決定する予定であったが，細線の溶融状態を把握する基礎的な現象解明と単発放電における再現性の向上を優先して実験を進めたため，装置のスペック決定には至っていない。ただし，基礎実験用の装置により研究は進めており，実験に関連する物品の一部には別途採択された学内予算も充てている。
（使用計画）
基礎となるデータを取得後に，金属造形に最適な装置のスペックを決定し，その装置を購入する予定である。周辺の装置もこれに付随して購入し，装置の全体的な改良と伴に，金属造形の精度の向上を図る。
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Research Products
(4 results)
