2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of dot impact metal 3D printer by carbon nanotube composite metal particles
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21K18678
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
鈴木 庸久 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (90501479)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 高温軟化特性 / 通電焼結 / 金属プリンタ / 局所焼結 / 密着性 / 接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、金属3Dフリンタによる機能性部品の製造の要求が高まっている。しかし、広く利用されているパウダーベッド方式の金属3Dプリンタの場合、原理的に異種 金属の積層ができず、機能性複合材料の造形ができないという課題がある。本研究では、カーボンンナノチューブ複合めっき(Ni-CNT)被覆金属粒子を用い、Ni- CNT被膜が有する高温軟化特性及びランダム配向ナノ多結晶体である特性を利用して、比較的低温(400~600°C)でNi-CNT被覆金属粒子同士を結合する局所通電焼 結法を確立し、ドットインハインパクトプリンタ方式と組み合わせることで、これまでにない金属3Dプリンタの開発を目指した。
1)ドットインパクトニードルルによるNi-CNT被覆金属粒子の局所通電焼結条件の検討: バレル電気めっき法により、Ni-CNT被を数ミクロン被覆した炭化タングステン粒子、Ni-CNT被覆アルミナ粒子を作製し、より低温での通電焼結可能であることを確認した。
2)Ni-CNT界面接合挙動の解明: Ni-CNT被覆粒子をガラス管内で加圧、通電することで、２粒子の界面接合挙動を観察、分析した。これらの観察とシミュレーション結果から、Ni被覆と粒子の界面密着性、Ni被覆厚さ、Ni被膜の特性が界面密着性に及ぼす影響を明らかにした。
3)ドットインパクト金属3Dプリンタの試作: 2)で作製した２粒子接合システムを応用し、基板に対して粒子を接合する実験を行った後、積層化に取り組んだ。連続的に局所通電焼結が可能となる搬送条件、積層条件を検討した。
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