| 研究課題/領域番号 |
21K03790
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
古本 達明 金沢大学, 設計製造技術研究所, 教授 (60432134)
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| 研究分担者 |
阿部 諭 金沢大学, 設計製造技術研究所, 研究協力員 (30882584)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 粉末床溶融結合法 / 金属粉末 / 高速度カメラ / 温度測定 / スパッタ / ヒューム / 再利用粉末 / プラズマ / モニタリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属粉末を用いた付加製造法である粉末床溶融結合法では，レーザ照射部から発生するスパッタ・ヒュームが造形不具合を誘発する主要な因子であり，品質を保証した造形物の製作を妨げる要因となっている．そこで，造形物の品質保証技術確立に向け，造形最小単位である粉末の溶融・凝固様相を明らかにし，プロセス不安定化の主要因であるスパッタ・ヒュームの発生機構を解明する．そのために，高速度カメラによるレーザ照射部の可視化と温度分布測定，照射部周辺の気流解析，造形環境因子による造形特性の変化を調べる，そして，各因子の影響を明らかにしてプロセス安定化をもたらす造形条件設定指針を構築する．
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| 研究成果の概要 |
粉末床溶融結合法で得られた造形物の品質保証に向けて，レーザ照射時に溶融池周辺で生じる粉末の溶融・凝固の様子を観察し，造形条件，材料，造形環境が溶融池から飛散するスパッタ・ヒュームの様相に及ぼす影響を調べた．そして，スパッタ・ヒュームの発生に寄与する条件因子，および造形物の品質に影響する因子が特定できた．また，得られた造形条件設定指針に基づいて造形実験を行い，造形物の変形が抑制できること，造形物の機械的特性が改善できることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
付加製造法で得られた部品が社会実装されない要因の1つは，造形物の品質保証が難しく，熱源による入熱条件，使用する材料の特性，造形環境など考慮すべき造形条件因子が多いことに加え，各因子が相互に影響を及ぼすために造形現象の理解が困難なためである．本研究では，粉末床溶融結合法の溶融池周辺で生じる粉末挙動について，考え得る全ての条件因子を検討し，造形不具合の主因の1つである溶融池から飛散するスパッタやヒュームを抑制する造形戦略を構築した．これらは，造形物の品質保証を実現するための条件設定指針の確立に寄与でき，粉末床溶融結合法だけでなく，他の付加製造法で同様の造形戦略を構築することに応用できる．
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