| 研究課題/領域番号 |
19K05096
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
門井 浩太 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (40454029)
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| 研究分担者 |
濱崎 洋 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (30437579)
千葉 浩行 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部技術開発支援部3Dものづくりセクター, 副主任研究員 (30757373)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 高温割れ / 凝固割れ / 積層造形 / アディティブマニュファクチャリング / レーザ |
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| 研究実績の概要 |
令和2年度は，前年度の結果により抽出された「金属積層造形過程に適した凝固割れ感受性評価法の確立に向けた試験方法の小型化」と，「異なる化学組成での割れ感受性」について検討を進めた．
試験方法の小型化では，(1)積層造形過程におけるレーザの微小領域の加熱状態・温度分布の再現，(2)積層造形過程での割れ発生再現のため，付加ひずみの制御が可能，(3)その場観察による割れ発生に関わるひずみや温度の直接計測，これらを満足する必要がある．そこで，レーザ照射部でのひずみ付加を，曲げ方式と引張方式と異なる方式の試験治具を設計・作製し，積層造形時の同等のレーザ条件での凝固割れ発生の再現性を検討した．曲げ方式では，ひずみ付加量を変化させることは可能であったが，制御の分解能を高くすること困難であり，また剛性確保のために治具が大型化し，高倍率なその場観察も困難などが問題となった．一方，引張方式では分解能高く付加ひずみ量を制御でき，かつ割れを再現性高く発生させることが可能であることを見出した．さらに光学フィルタ等のその場観察条件を最適化することで，微小領域での割れ発生までのひずみや温度の履歴を精度高く計測できる可能性を見出した．
異なる化学組成での検討においては，昨年度用いたSUS630に加えNi基合金での検討を行った．前述の試験方法と同時並行で検討進め，凝固・組織形成過程が凝固割れ感受性に及ぼす影響を調査するため実験データを取得した．試験過程での温度分布計測を行うとともに，熱弾塑性CAE技術の開発に向けた3次元熱伝導解析のモデル構築や妥当性について検討した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和2年度は，前年度の結果により抽出された「金属積層造形過程に適した割れ感受性評価法の確立に向けた試験方法の小型化」と，「異なる化学組成での割れ感受性」について検討を進めた．本年度の検討によって，試験方法を確立する目処がたち，同時並行で検討した異なる化学組成の試験片でも凝固割れ発生の再現が可能であることを見い出せた．
また，実験データを基にした積層造形過程での3次元熱伝導解析のための熱源モデルの構築も行っている．
以上から，概ね順調に進展していると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度までに構築した試験治具や試験方法について，手順や方法のさらなる適正化を行い，測定精度，割れ発生再現性を高めた実験方法を確立していく．確立した手法を用いて化学組成の異なる試験片を用いることで，積層造形過程における凝固割れ感受性への影響因子を調査する．
また，3次元熱伝導解析モデルを基にした熱弾塑性解析モデルを構築し，実験結果を基にした高度化を図ることで，高精度な割れ発生予測に向けたCAE技術の確立を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
東京都立産業技術センターにおいて今年度は積層造形による試験片作製ならびに新たな割れ感受性評価試験方法の検討を行った．
来年度も引き続きこれらの検討を進めるとともに，新たな評価試験法の構築を検討していく．
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