金属3Dプリンタによる造形技術とその評価および応用展開

第1部. 金属3次元プリンタによる造形技術と応用展開

(2020年3月10日 10:30〜12:00)

　これまで金属3次元プリンタによる製品製造は、医療や航空宇宙用の一部の部品に限られていたが、いよいよ一般部品への本格的な展開が始まりつつある。その背景としては、周辺も含めた金属3次元プリンタ関連技術の成熟とともに、金属3次元プリンタ技術の特徴を活かす設計技術の進化が主な理由として挙げられる。 　今セミナーでは、金属3次元プリンタ技術の最新動向とともに、設計上重要となる造形物の形状・表面精度や機械的性質、そして後加工としての熱処理やHIPの影響について、実際のデータをもとに解説する。また、構造設計に必要な機械的強度を推定するための強度および熱や振動に関する解析手法を紹介する (牛島先生) 。さらに、実機での造形実験を体験するため、CADによる簡単な3次元データの作成およびそのデータを基にした造形過程を体験することにより、金属3次元プリンタ技術への理解を深めていただく。

1. 金属3次元プリンタ造形技術の最新動向
   1. インダストリー4.0と3次元プリンタ
   2. デジタル情報具現化のための3次元プリンタ
   3. 種類と原理
   4. 最近の技術動向
   5. 質疑応答
2. 造形物の諸性質と特徴
   1. 形状精度
   2. 表面粗さ
   3. 密度
   4. 強度と異方性
   5. 熱処理やHIP処理の影響
   6. 造形可能な材料と造形例の紹介
   7. 質疑応答

第2部. 金属3Dプリンタによる微細なラティス構造の創製とその評価

(2020年3月10日 12:50〜14:20)

　本講演では、まず金属3Dプリンタを用いて複雑で微細な3次元ラティス構造を作る方法を説明します。特に、レーザの照射条件の違いにより、造形物に現れる様々な形状不整について、事例を交えながら説明します。さらに、造形したラティス構造の機械的特性 (剛性,強度) を評価するための方法、造形物に生じる形状不整のばらつき (不確かさ) を考慮した形状最適化設計方法について説明します。さらに、本講演参加者が金属3Dプリンタを使ったモノづくりについて、より具体的なイメージが持てるよう、造形物を熱交換器に応用したときの熱流動特性、衝撃吸収構造として応用したときの衝撃エネルギー吸収特性、振動特性などの実験事例などを紹介します。

1. 金属3Dプリンタを用いたラティス構造の造形
   1. 適切なレーザ照射条件
   2. レーザ照射条件と造形品質との関係
2. ラティス構造の機械的特性評価 (準静的荷重下での剛性,強度評価ならびに衝撃荷重下での特性)
   1. 特性評価のための理論モデル
   2. 実験結果 (準静的試験結果) と理論モデル結果との比較
   3. 準静的試験結果と衝撃試験結果との比較
3. 金属3Dプリンタで造形したラティス構造の応用研究紹介
   1. 最適化設計 (造形時の不確かさを考慮した形状最適化設計)
   2. 熱交換器としての熱流動特性 (伝熱特性と圧力損失)
   3. 振動特性

第3部. 見学と実演

(2020年3月10日 14:30〜15:50)

1. 造形装置および周辺機器の見学
2. 3DXpertによる造形データの作成
3. 造形の実演
4. 造形物の評価のための処理実演
5. 質疑応答

見学できる内容

• 金属3次元プリンタ装置3台 3DSystems社 ProX200, ProX300, ProX320
• 造形データ作成ソフトウェア (3D Xpert) の実演
• 造形物の評価・分析プロセスの実演 (密度、硬さ、表面粗さ、内部組織など)
• 質疑応答・名刺交換・個別質問