2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of metal 3D modeling method using electrical discharge phenomena
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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。
本研究期間中にプロトタイプとしての装置の放電加工機を製作し，基礎的な実験を実施した。両間隙に同時に放電を発生されるための極間制御を構築し，安定的に同時放電を発生させることが可能となった。この条件下において，２ヶ所同時放電時における細線金属の挙動を高速度カメラで撮影した。撮影は，プラズマの発光の影響を無くすために，レーザー光（523nm）を背光として，この波長のみを通過させるバンドパスフィルターを介して行っている。この結果，放電が発生した２点間の細線は瞬時の溶融状態に達し，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。細線の径および電気条件によって，金属の堆積状態は異なり，それぞれの加工条件において堆積に適切な条件を見出した。
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た。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制御し，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。この方法によっても，パイプ成分を基材に移行させることに成功している。また，レーザ照射による，この改質面の平滑化について検討した。
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Research Products
(9 results)
