航空宇宙・防衛分野におけるマルチマテリアル3Dプリントの開発動向

航空宇宙・防衛分野におけるマルチマテリアル3Dプリントの開発動向

▲アルミニウムとカーボンファイバーで3Dプリントされたワークピース<br /> 3D プリント製造技術の人気が高まるにつれ、エンジニアたちは航空宇宙産業向けにコスト効率が高く持続可能な部品を作成するために、さまざまな材料を組み合わせて 3D プリントする実験を始めています。

ロッキード・マーティンやボーイングなどの企業、さらに航空宇宙および防衛分野の下請け企業、政府の研究機関、大学の研究室では、複数の材料を印刷する方法、特にさまざまな金属材料を 3D 印刷する方法を研究しています。これにより、一方の端が非常に硬く、もう一方の端が優れた熱伝導性を持つなど、特殊な機能要件を満たす部品を作成できます。

マルチマテリアル印刷のための冶金、技術、ソフトウェア

まだ初期段階ではありますが、マルチマテリアル 3D プリンティングは、エンジニアに設計要件を実現するための大きな自由を与えることができるため、可能性に満ちています。空軍研究所では関連研究を積極的に進めており、複数の材料を組み合わせて一度に完成するこのタイプの部品は、単一の材料を使用して単一の部品を製造し、その後溶接などのプロセスで組み合わせる必要がある従来の加工方法の制約を明確に打ち破っています。

米国のペンシルベニア州立大学の革新的材料処理センターも同様の研究を行っていることは特筆に値します。直接3Dデジタル堆積法(CIMP-3D)と呼ばれる技術を使用して、異なる金属から単一の部品を作成することができました。同センターの研究所所長リッチ・マートゥカニッツ氏によれば、同センターは米海軍向けに耐腐食性材料の研究を行っているという。 3D プリントでは、耐腐食性や耐摩耗性が最も重要な部分にのみニッケルベースの材料を追加できます。

▲アルミ3Dプリントで作られたワークピース<br /> もちろん、アルミニウムとチタンのように、混ざりにくい金属もあります。エンジニアは密度が低いためアルミニウムを好みます。しかし、軽量かつ高強度が重要な用途では、チタンは依然として必須です。そのため、3Dプリント技術を活用してチタンとアルミニウムを一体化した部品を作り、強度が求められる部分ではチタンの使用を増やすことが必要です。これにより、現在の部品製造に破壊的な変化がもたらされます。

CIMP-3D は、新しい部品を印刷するときに無駄な時間を回避するために、各材料を元素ごとに分類する方法を開発しています。

複数の材料の3Dプリントを冶金学の観点から理解することが研究の方向性です。CIMP-3Dは、各材料を要素に分類することで、マルチマテリアル3Dプリント研究を体系的に行うことができます。

ボーイング・ディフェンスのレオ・クリストドゥロウ氏によると、3Dプリント技術は今も進化を続けているものの、ここ数年は比較的安定しているという。したがって、加工技術に基づいて材料を研究するには、材料の冶金特性の理解だけでなく、加工技術とソフトウェアの応用に関する理解も必要です。

さらに読む:エアバスの3Dプリントチタン部品の大量生産の裏側

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出典: 3Dサイエンスバレー

航空宇宙、マルチマテリアル、金属

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この投稿は Bingdunxiong によって 2023-2-24 15:05 に最後に編集されまし...

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