金属3Dプリンタの微細ラティス構造創製と金属粉の特性および適用事例

第1講 「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」

(10:30〜12:00)

　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
   4. 吸音特性

第2講 「金属3Dプリンタ用金属粉・装置の開発動向と製品への適用事例」

(13:00〜16:00)

　金属積層造形技術は、レーザ光線または電子ビームの高密度エネルギーにより必要な部分のみの金属粉末を溶解し、凝固させて金属部品を製作する技術です。複雑な形状や強度の高い金属などの難しい成形を可能にし、緻密な3D形状を造形することができます。海外では航空宇宙産業を中心に既に生産が始まっていますが、日本国内での普及は正直な話、これからで期待されています。今回、原材料の金属粉の製法の説明から、金属3Dプリンタに関して説明し、メリット・デメリットにも触れます。

1. 金属粉の製造方法
   1. アトマイズ法
   2. 粉砕法
   3. 電解法
   4. 還元法
   5. 金属粉の検査方法
   6. 金属積層造形に適する金属粉とは?
2. 金属積層造形の歴史
   1. 黎明期 (1981年、名古屋で産声をあげた技術)
   2. 発展期 (2013年、オバマ大統領の一般教書演説)
   3. 呼び名の変遷 (現在はAM法:Additive Manufacturing)
   4. 日本でのTRAFAMの役割
3. 金属粉を原料とする他の製法
   1. 粉末冶金 (Powder Metallurgy)
   2. MIM (金属粉射出成形;Metal Injection Molding)
   3. 従来技術と金属積層造形の違い
4. 積層造形の各手法
   1. 光造形法 (樹脂)
   2. バインダー噴射法
      • 樹脂
      • セラミック
      • 金属
   3. UV照射硬化法
      • 樹脂
      • セラミック
   4. FDM法 (熱溶融積層法:線材、ワイヤを溶融しながら造形)
      • 樹脂
      • 金属
   5. 薄板積層法
      • 樹脂
      • 金属
   6. 粉末床溶融結合法
      • パウダーベッド法
        • 樹脂
        • 金属
   7. 指向性エネルギー堆積法
      • デポジション法
        • 金属
   8. +αとしての切削併用法
   9. 金属3Dプリンタのメーカーの紹介
   10. 積層プログラムの作成方法
5. 金属積層造形の利用分野
   1. メリットとデメリット
   2. 医療分野
   3. 航空・宇宙機器部品
   4. 射出成形用金型 (自由構造冷却水管)
   5. 自動車修理部品
   6. ラティス構造軽量化部品
   7. 試作用 (極小ロット部品も含む)