316Lステンレス鋼粉末に窒化ケイ素を加えると金属3Dプリントの品質が向上

316Lステンレス鋼粉末に窒化ケイ素を加えると金属3Dプリントの品質が向上
2019年7月5日、アンタークティックベアは海外メディアから、オーストリアのグラーツ工科大学(TU Graz)の研究者らが316Lステンレス鋼粉末を改良し、積層造形に使用する際に優れた印刷品質と表面仕上げを実現できることを知りました。

この研究の画期的な点は、焼結プロセス中に活性剤として使用されるホウ化物の反応を制御するために、316Lステンレス鋼に窒化ケイ素を添加した点です。 このアプローチを使用することで、研究者はサポート構造の必要性を最小限に抑え、より優れた表面特性と機械的特性を持つ部品を製造することができました。

研究論文の共著者であるマテウシュ・スカロン氏によると、ニュージェンSLMパウダーと呼ばれる改良された粉末により、「3Dプリントされた金属で最大114ユーロ/kgのコスト削減が可能になる」という。


グラーツ工科大学の研究者が使用するニュージェン粉末は表面が優れている
NewGen SLM 金属 3D プリント パウダー

金属の 3D プリントにより、航空宇宙産業やバイオメディカルで使用できる、非常に複雑で軽量な最終用途部品を作成できます。しかし、金属 3D プリントの需要があるにもかかわらず、サポート構造の最小化や完成部品の表面品質の向上など、克服すべき課題がまだ残っています。

NewGen SLM は、316L ステンレス鋼粉末と混合されたホウ化物を使用して製造されます。ホウ化物は焼結物の密度を高めますが、鉄ベースの材料にはあまり溶けず、溶融して固化した後に粒子の周りに層を形成します。望ましい結果を得るためにホウ化物の挙動を制御するために、金属粉末に窒化ケイ素が添加されます。

研究者らは、実験室で製造された20種類の316Lステンレス鋼粉末混合物の物理的、機械的特性と多孔性をテストした。窒化ケイ素とホウ素の量を制御することで焼結製品の変形を低減できると結論付けられます。

著者らは次のように書いている。「AISI 316Lステンレス鋼に異なる割合のホウ素とSi3N4を添加することで、凝固した第2相(共晶由来)の量を直接制御し、焼結物の変形と横方向の破断強度を制御できます。」

さらに、グラーツ工科大学の科学者らは粉末を改良し、表面仕上げと機械的特性が向上するだけでなく、NewGen SLM に必要なサポート構造が少なくなるようにしました。

NewGen SLMの商品化

研究者らはグラーツ工科大学の支援を受けて、NewGen SLM 粉末を商品化することを計画している。

「今後 16 か月以内に、最も一般的なレーザー溶解システムで粉末をテストする予定です」とスカロン氏は言います。「これに基づいて、フェローシップ終了後すぐにオーストリアに製造会社を設立し、購入した 316L ステンレス鋼粉末を改良して販売したいと考えています。」

「対象グループには、高度に複雑な金属部品の製造業者、自動車、航空機、機械工学分野の企業、および付加製造を採用している研究機関が含まれます。」

論文: Si3N4 添加による AISI 316L + B 焼結体の寸法安定性と機械的特性の改善

この論文はMaterials誌に掲載され、Mateusz Skalon、Ricardo Henrique Buzolin、Jan Kazior、Christoph Sommitsch、Marek Hebdaが共著者となっている。

出典: 3dprintingindustry


ステンレス鋼粉末、医療、自動車、生物学、航空

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