画期的進歩:米国の科学者が海洋グレードのステンレス鋼の 3D プリントに成功。完成品は従来のものより 3 倍の強度を実現!

画期的進歩:米国の科学者が海洋グレードのステンレス鋼の 3D プリントに成功。完成品は従来のものより 3 倍の強度を実現!


南極ベア、2017 年 11 月 1 日 / 米国のローレンス リバモア国立研究所 (LLNL) は最近、金属 3D プリントの新たなブレークスルーを達成しました。ジョージア工科大学、オレゴン州立大学、エイムズ国立研究所との協力により、一般的な「海洋グレード」ステンレス鋼 316L (炭素含有量が少なく、耐腐食性、延性が高く、石油パイプラインやエンジン部品などの製造に広く使用されている) の 3D プリントに成功しました。さらに、テストを通じて、特定の条件下では、3D プリントされた 316L 製品は従来のプロセスで製造された製品よりも 3 倍の強度があり、延性も優れていることがわかりました。


「現在、私たちは実際に研究室で316Lを印刷することができ、その性能は従来の方法で作られたものより確かに優れています」と研究チームは述べた。「これは間違いなく大きな進歩であり、3D印刷の魅力を高めるだけでなく、従来のプロセスとのギャップを縮めるものでもあります。」



研究チームは、この研究結果が航空宇宙、自動車、石油・ガス業界の関心を最も引き付ける可能性があると考えている。これらの分野で使用される機器は、非常に厳しい天候に対処する必要があることが多く、3Dプリントされた316Lのより高い強度と延性は、そのような要件を満たすことができるからだ。



もちろん、3D プリントされた 316L 製品が品質要件を満たし、厳格なテストに合格することを保証するのは簡単なことではありません。最大の難点は、レーザー溶融によって多孔性が高くなることです。これにより、印刷物が簡単に壊れる可能性があります。このような部品がエンジンなどの高強度が求められる機器に使用された場合、間違いなく大きな安全上の危険が生じます。

幸いなことに、研究者たちは密度最適化プロセスを使用し、コンピューターモデリングを通じてステンレス鋼の基礎となる微細構造を改善することで、最終的にこの問題を解決しました。彼らは 2 台の異なるレーザー 3D プリンターを使用して 316L のシートを印刷し、その後、機械テストを実施しました。レーザー溶融により、印刷物に層状の細胞のような構造が生成されることは特筆に値します。そして研究チームは、これらの構造を微調整することで、指紋の物理的特性を制御できることを発見した。これが、3D プリントされた 316L 製品のパフォーマンスが従来のプロセスで製造された 316L 製品よりも優れている根本的な理由です。


LLNLの研究成果は極めて意義深いものです。大企業がステンレス鋼部品を製造する方法を変えるだけでなく、3Dプリントされた金属部品の性能と構造の関係を理解するなど、科学者がより深い研究を行うのにも役立ちます。同時に、この研究で使用された方法は、ステンレス鋼以外の 3D プリント可能な金属材料にも適用でき、さらなる可能性を生み出すことができます。

現在、研究チームはその研究論文をNature Materials誌に発表している。ご興味がございましたら、こちらをクリックしてご確認ください

さらに読む: 「3D プリント金属材料 - ステンレス鋼」

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材質、金属

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