【ダウンロード】金属3Dプリント部品の構造欠陥に関する最新研究レポート

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金属 3D プリント技術はますます広く採用されるようになっていますが、最終製品には依然として構造上の欠陥があります。そこで、この問題の根本原因を突き止めるために、米国エネルギー省(DoE)が主導し、ミズーリ科学技術大学、アルゴンヌ国立研究所(ANL)、カーネギーメロン大学の研究者らで構成されたチームが、この点について調査を実施しました。

この研究では、米国エネルギー省科学局の最新鋭施設の一つである先進光子源(APS)が利用された。これは強力なシンクロトロンX線をベースにした記録装置であり、金属3Dプリントのレーザー溶融プロセス全体をリアルタイムで研究するのに役立ちます。このレーザーと金属の相互作用は瞬時に起こりますが、APS の高速 X 線施設により、研究者はプロセス全体を 1 秒あたり 50,000 フレームで撮影できるため、詳細に研究して材料の微細構造を理解し、欠陥や気孔がどのように形成されるかを解明できます。

研究者らは、溶融池のサイズや形状、噴出される粉末の量、凝固と気孔の形成、さまざまな段階間のさまざまな変化など、金属 3D プリントのさまざまな特性を観察し、定量化しました。同時に、さまざまな物理理論とアルゴリズムの助けを借りて、X線画像を使用して複雑な予測モデルを作成し、それを使用して3D印刷プロセスを再設計し、構造上の欠陥を回避することもできます。このようにして、研究者は金属 3D プリントについてさらに詳しく学び、この技術の信頼性をさらに向上させることができます。

研究チームは、その結論と予測モデルを米国中の研究所や研究機関と共有することで、現在の 3D 印刷技術を改善するだけでなく、新しい方法を発見し、新しい可能性を探り、新しい印刷可能な金属材料を開発して、金属 3D 印刷の信頼性を高めることを望んでいます。

この研究は、より複雑な製品の初期設計にも役立つ可能性がある。印刷プロセスへの理解が深まれば、設計者は構造の品質と信頼性を向上させる方法の研究に多くの時間を費やす必要がなくなり、重要な要素のみを考慮すればよいからである。

現在、研究チームは「高速X線イメージングと回折法を用いたレーザー粉末床溶融プロセスのリアルタイム監視」と題する関連論文をScientific Reports誌に発表している。ご興味がございましたら、下の添付ファイルをダウンロードして、ご自身で読んでみてください。

さらに読む:
《新技術:金属直接書き込み3Dプリントにより、印刷部品の品質欠陥を排除できます》
真実:「金属3Dプリント部品には致命的な欠陥がある可能性がある」という主張は誤解である

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