| 研究課題/領域番号 |
19K14869
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| 研究機関 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター |
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研究代表者 |
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 | 金属積層造形 / Additive Manufacturing / 凝固割れ / 熱間割れ |
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| 研究実績の概要 |
金属積層造形は溶融・凝固プロセスであるため、凝固過程中に凝固収縮と応力集中で凝固割れがしばしば発生する。凝固割れは、機械的性質を著しく低下させるため、金属積層造形を活用した高付加価値製品開発や金属積層造形の発展、普及の妨げとなる。鋳造や溶接では、多数の凝固割れに対する研究が実施されているが、金属積層造形における凝固割れに関する研究は少ない。本研究では、金属積層造形中のひずみや応力と凝固割れ発生の相関関係を解明するため、固液共存温度域での力学特性取得装置を開発した。造形中に造形物に発生する内部応力の制御は本来難しいが、本装置により、造形中の造形物に任意の引張荷重を付与することができるようになった。これにより、造形中に発生する内部応力と凝固割れの関係性を検証することが可能となった。また、本装置では、高速度ビデオカメラを用いて、造形中の割れを観察できる機構となっている。そのため、凝固割れ発生時の映像を用いて固液共存温度域における破断ひずみを算出することができる。以上のように、本装置によって、任意造形材料の造形中における固液共存温度域での力学特性を取得できるようになる。現在は、開発した装置を用いて、固液共存温度域での破断ひずみをより精度良く取得するための撮影条件等を確認している。今後は、撮影条件の調整が終わり次第、固液共存温度域での力学特性取得を本格的に実施していく。そして、金属積層造形特有の凝固割れ支配因子の有無を明らかにする。また、その支配因子が造形条件により制御可能かを確認し、凝固割れ耐性の高い造形方法の確立を目指す。
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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
本研究1年目では、金属積層造形中のひずみや応力と凝固割れ発生の相関関係を解明するため、固液共存温度域での力学特性取得装置を開発した。本装置により、造形中の造形物に任意の引張荷重を付与することができるようになった。これにより、造形中に発生する内部応力と凝固割れの関係性を検証することが可能となった。また、本装置では、高速度ビデオカメラを用いて、造形中の割れを観察できる機構となっている。そのため、凝固割れ発生時の映像を用いて固液共存温度域における破断ひずみを算出することができる。現在、申請当初の1年目の計画通り、概ね進捗している。ただし、未だ装置の調整が必要な部分もあり、固液共存温度域での破断ひずみをより精度良く取得するための撮影条件等を確認している。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在実施している固液共存温度域での破断ひずみ取得の精度向上を2年目も引き続き実施していく。そのために、レンズやフィルター、照明等のカメラに付属するハード面での対応とサンプリングや露光時間等のソフト面での対応の両面から調整を実施していく。また、造形中のレーザー照射部での温度測定を2色温度測定等により実施し、取得する固液共存温度域の力学特性と温度の関係を導出する。これら装置側の準備を整え、2年目から、17-4PHステンレス鋼やAl合金を用いて、造形条件による固液共存温度域での力学特性への影響を検証していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
1年目に開発した装置の軽微の仕様変更により必要物品に差異が生じたために当該助成金が発生した。当該助成金は翌年度分の助成金と共に、研究計画にある造形テストの消耗品（造形粉末やアルゴンガス等）に使用する。また、来年度より研究成果を発表していく計画であるため、旅費としても一部計上している。
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