| 研究課題/領域番号 |
21K03792
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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 | 東京電機大学 |
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研究代表者 |
清水 透 東京電機大学, 理工学部, 研究員 (60357217)
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| 研究分担者 |
渡利 久規 東京電機大学, 理工学部, 教授 (90210971)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 粉末冶金 / チタン、チタン合金 / FFF方式積層造形 / AM / 焼結 / 超低酸素分圧 / FFF方式 / 脱脂 / Ti合金 / ３Dプリンタ / 低酸素分圧 / CP-Ti / TiAl金属間化合物 / 超低酸素分圧焼結 / TiAl合金 / 三次元積層造形 / ３Dプリンティング / チタン系合金 / 低酸素分圧焼結 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
FFF/FDM（ノズルから造形素材を吐出して積み上げる方式の三次元積層造形技術）により金属コンパウンドを積層し造形・焼結する積層造形技術(AM技術）を確立し、チタン合金およびTiAl金属間化合物のAM技術を実施する。造形には既存のFFFシステムを改良して行う。しかし、TiAl系合金は酸化性が高く高品位での焼結が困難である。そのため、超低酸素分圧での焼結が可能な超低酸素分圧炉を開発し、良好な焼結が困難なこれらの合金を高品質で積層造形・焼結する技術を確立する。最終的にTiAl系合金AM造形可能な条件を明らかにし、さらに、超低酸素分圧雰囲気での焼結の有用性、工業利用の可能性についても明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究において重要な開発要素は、１）十分な高粉体含有のフィラメント開発、２）開発フィラメントによる造形が可能なFFF方式造形装置開発、３）チタン系合金の焼結が可能な低価格加熱脱脂・焼結システムの開発である。
先行研究で開発したフィラメントと造形装置、本研究で開発した超低酸素分圧炉を使用することによって、コンパクトかつ低コストでのチタン、チタン合金の積層造形を実現した。実施では自作フィラメントから造形装置による試験片の積層造形、脱脂・焼結、強度と品質評価を行い、造形実施可能である事を証明した。しかし、金属間化合物系チタン合金（TiAl,ＮiTi等）での実施は粉末入手が困難であり実施できなかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義：低酸素分圧装置、およびマグネシウムフィルターを単独に、あるいは併用することにより、大気圧下、超低酸素分圧環境での還元焼結、特にチタンでの焼結が可能であることを示した。このことは、困難とされたチタン系金属間化合物合金のへの展望を示す。
社会的意義：従来、高コストである金属積層造形装置をコンパクトかつ低コストで実現可能であることを証明した。さらに、チタン系合金でも実施可能であることを明示した。このことにより、多品種少量生産分野、特にバイオマテリアルによるインプラントの造形、あるいは、極限環境おける金属製品製造の可能性を示したことの社会的意義は大きい。
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