金属粉末レーザ積層造形における形状寸法・微細構造制御のためのPFM/DEM解析

• 研究課題/領域番号: 26289273
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 九州大学 (2016); 香川大学 (2014-2015)
• 研究代表者: 品川 一成 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30215983)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
• キーワード: 材料加工・処理 / 機械材料・材料力学 / 数値解析 / 材料処理・加工

研究成果の概要

フェーズフィールド法(PFM)と個別要素法(DEM)の連成解析が溶融粒子に適用され，レーザ積層造形の基礎プロセスがシミュレートされる．PFMでは粒子間の界面移動が計算され，粒子間で作用する力がDEMに受け渡され，粒子の運動が計算される．粉末床中央部での粒子は液相状態と設定され，時間と共に粒子が融合する過程が計算される．周囲の粒子については固相焼結プロセスがシミュレートされる．

研究成果

• [雑誌論文] 焼結体の形状寸法・微細構造制御のための数値解析法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 品川一成
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 巻: 63 号: 1 ページ: 3-9
  • DOI: 10.2497/jjspm.63.3
  • NAID: 130005125474
  • ISSN: 0532-8799, 1880-9014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sintering force behind the viscous sintering of two particles (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Wakai, K. Katsura, S. Kanchika, Y. Shined, T. Akatsu, K. Shinagawa
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 109 ページ: 292-299
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2016.03.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Capillary liquid bridge and grain coarsening during liquid phase sintering (2016)
  • 著者名/発表者名: Z. S. Nikolic, K. Shinagawa,
  • 雑誌名: Science of Sintering 巻: 49 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.2298/sos1701001n
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 焼結工程のための計算機援用設計技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 品川一成
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成28年度秋季大会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2016-11-09
  • 招待講演
• [学会発表] Simulation of grain coarsening within pendular and capillary liquid bridges (2016)
  • 著者名/発表者名: Z.S. Nikolic, K. Shinagawa
  • 学会等名: PHYSICAL CHEMISTRY 2016
  • 発表場所: Belgrade
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] 粉体加工プロセスの計算機援用設計と新材料開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 品川一成
  • 学会等名: 日本機械学会2016年度年次大会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2016-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] 焼結変形と粒成長挙動のモデリングとシミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 品川一成
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成28年度春季大会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2016-05-24
  • 招待講演
• [学会発表] レーザ照射された金属粉末の焼結・溶融再凝固構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木戸健士郎，品川一成
  • 学会等名: 第23回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] A coupled PFM/DEM approach for analyzing factors affecting dimension accuracy of micro-scale sintered components (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shinagawa, K. Okubo, O. Iwatsu, S. Tanaka
  • 学会等名: 3rd International Conference on Powder Metallurgy in Asia (APMA2015)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] 焼結収縮変形に及ぼす粒子間すべりの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川一成
  • 学会等名: 第66回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: いわき市
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] Phase-filed simulation of elementary process in powder bed fusion (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazunari Shinagawa
  • 学会等名: ASMP2015
  • 発表場所: Indonesia
  • 年月日: 2015-08-10 – 2015-08-13
• [学会発表] Phase-field simulation of elementary process in powder bed fusion (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shinagawa
  • 学会等名: 4th Asian Symposium on material Processing (ASMP2105)
  • 発表場所: Indonesia
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 粉末粒子の溶融結合過程の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川一成
  • 学会等名: 平成27年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2015-05-31
• [学会発表] PFM/DEM連成法による粉体の溶融結合シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川一成，木戸健士郎
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成27年度春季大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] 焼結体の形状寸法・微細構造制御のための数値解析法に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川一成
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成27年度春季大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2015-05-26
  • 招待講演
• [学会発表] PFM/DEM連成法による粉体の溶融結合シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川一成，木戸 健士郎
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成27年度春季大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-05-26