| 研究課題/領域番号 |
21K14055
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 |
山口 貢 金沢大学, 設計製造技術研究所, 助教 (50800877)
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | アディティブマニュファクチャリング / 指向性エネルギ堆積法 / ワイヤアークAM / 気孔 / ワイヤ溶融凝固現象 / 溶け込み不良 / X線CT / 短絡移行形態 / 蛇行 / 空隙 / シールドガス / 酸素含有量 / 造形物温度 / Additive Manufacturing / シールドガス流れ解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，金属材料を用いた付加製造法(AM)の中で指向性エネルギ堆積法(DED)に分類されるワイヤアークAM(WAAM)を対象とする．WAAMにおいて造形物内部に発生する気孔は機械的強度を低下させる主要な因子であり，高い安全性が求められる部品への適用を妨げる要因となっている．本研究では，高密度・高強度造形技術の確立に向け，造形時のアークや溶融池の挙動，ワイヤ溶融現象，シールドガス流れ場を含めて系統立てて整理し，造形物内部の気孔の発生機構を解明する．また，これらの因子の発生を抑制可能な造形条件を確立することにより，WAAMによる部品の強度向上を達成し，適用拡大を実現する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，ワイヤアークAMの造形プロセスを可視化するとともに，得られた造形物の形状や気孔分布を評価することで，造形物内部の気孔の発生に寄与する因子を調査した．その結果，造形物内部の気孔を誘発する主要な因子は層間の溶け込み不良であることを明らかにした．3次元形状の造形では，ライン造形物の幾何学的形状や溶け込みを考慮した条件設定が重要であり，適切な条件範囲のときに高密度な造形物が得られることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ワイヤアークAMにおいて造形物内部に発生する気孔は機械的強度を低下させる主要な因子であり，高い安全性が求められる部品への適用を妨げる要因となっている．本研究では，高密度・高強度造形技術の確立に向け，造形時のアークや溶融池の挙動，ワイヤの溶融現象を含めて系統立てて整理し，造形物内部の気孔の発生機構の解明を目指した．得られた結果は気孔の発生を抑制可能な条件範囲を示しており，ワイヤアークAMによる部品の強度向上と適用拡大に寄与できる．
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