プラズマ援用指向性エネルギー堆積(DED)型レーザー積層造形技術に関する研究

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14866
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分18020:加工学および生産工学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 板垣 宏知 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (00793184)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: プラズマ / 積層造形 / 窒化 / 粉体加工 / 超硬金属

研究成果の概要

プラズマによる新たな積層造形手法開拓のため、高周波放電および直流放電を利用したプラズマ造形ノズルの開発を実施し、プラズマ生成試験によりそのプラズマ生成能を検証した。加えて、チタン合金(Ti6Al4V)のガスアトマイズ粉末と超硬合金(WC-Co)の造粒粉末を材料として積層造形試験を実施、チタン合金の造形試験では造形層の有意な窒素濃度増加、超硬合金の造形試験ではプラズマ中で造粒粉末自体の空隙を低減し造形物の内部ポロシティ欠陥低減に成功した。これらの結果により、プラズマの利用により窒化層形成等の局所表面機能付与技術としての応用可能性、オンプロセス粉体加工による超硬積層造形への応用可能性が示された。

自由記述の分野

プラズマ理工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

プラズマの熱源利用のみならず窒化等表面機能の付与手法として、その最適条件探索や機構解明、および粉体のオンプロセス加工など造形自体高機能化に学術的意義がある。金属積層造形は現在、複雑構造や形状による機能付与等、形状に注目した研究開発がすすめられるが、産業で利用されている部素材や工具等は表面機能を有するものが多く、今後必要な箇所に必要な表面機能を付与する技術が必要になる他、利用可能な材料種が限られるといった課題がある。これに対し、プラズマの活性種生成能力を活用した局所表面機能付与手法や材料粉体のオンプロセス改良手法が開発されることで、積層造形の更なる産業応用につながるという社会的意義がある。