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

数日前、カーネギーメロン大学 (CMU) が実施した最近の研究で、現在の 3D プリントされたチタン部品には「致命的な欠陥」がある可能性があることが示され、3D プリントコミュニティで議論が巻き起こりました。
鋳造プロセスであっても、気孔が存在するのは正常です。さらに、科学者たちは、処理パラメータの調整、プロセス監視、品質管理など、粉末床金属 3D 印刷技術によって生じる多孔性を低減、あるいは完全に排除するために懸命に取り組んでいます。
最近、カーネギーメロン大学は、3DPIと3Dprintのレポートが大学の研究を歪曲していると公式に声明を発表しました。両メディアは、著者であるカーネギーメロン大学のアンソニー・ロレット教授と連絡を取ることなく、同大学が発表した記事に「致命的な欠陥」があると一方的に解釈した。しかし、実は金属部品の気孔は肉眼では発見が難しいことは業界ではよく知られており、カーネギーメロン大学の研究では、加工技術の向上により気孔の発生を減らしたり回避したりすることが実際に期待されています。

粉末を溶かすには、十分なレーザーエネルギーを材料に伝達して中心部の粉末を溶かし、完全に密度の高い部品を作成する必要がありますが、同時に熱はレーザースポットの周囲を超えて伝導され、周囲の粉末に影響を与えます。したがって、最小製造サイズは一般にレーザースポットよりも大きく、レーザースポットを超えた焼結量は粉末の熱伝導率とレーザーのエネルギーに依存します。
カーネギーメロン大学の材料科学および工学の教授であるトニー・ロレット氏は、100万分の1メートルほどの微細な金属内部の詳細を見ることができるほど強力な巨大なシンクロトロンX線装置を使用している。金属 3D プリントの X 線スキャンデータはピッツバーグに送り返され、金属プリントの結果とプリントパラメータの関係が分析されます。
シンクロトロンにより、科学者はポリマー、生物医学的生検、合金など、さまざまな材料の内部構造を研究することができます。研究チームは、内部に肉眼ではほとんど認識できない、あるいは検出できないほど小さい気孔を持つ3Dプリント金属を調べた。トニー・ロレット教授は、材料の微細構造を研究することで、疲労強度などの材料特性を研究することに生涯を費やしてきました。金属 3D プリンティングの目標は、航空宇宙部品、生体医学インプラント、高性能自動車など、世界の主流の製造アプリケーションに統合することです。金属の内部構造を制御する方法を研究することは、金属 3D プリントの品質と密接に関係しています。
カーネギーメロン大学の最近の研究によると、3Dプリントされたチタンの多孔性は、機械のプロセスパラメータを調整することでほとんど排除できることが示されています。気孔が少ないほど、端部がより強く、信頼性が高くなります。
世界有数の付加製造研究センターの 1 つであるカーネギーメロン大学の NextManufacturing Center では、付加製造プロセスと品質管理能力をより深く理解するために大量のデータを分析しています。このセンターは、工学部、理学部、コンピュータサイエンス学部の知識を活用して、設計の最適化、材料の選択と特性評価、プロセスパラメータのマッピング、ソフトウェア開発、部品検査、製品の認定など、3D 印刷プロセスに関する新しい考え方を開発します。
NextManufacturing Center は、約 5 年以内に次の目標を達成する予定です。
部品の形状と同じように、機械加工プロセスを設計します。積層造形プロセスを監視および制御します。同じ部品のさまざまな場所に、さまざまな材料、微細構造、および機械的特性を取り入れます。さまざまな金属粉末を使用します。内部の空隙を排除するか、設計します。
さらに読む：「速報：アメリカの科学者がチタンの3Dプリント部品に致命的な欠陥がある可能性があることを発見」
出典: 3Dサイエンスバレー

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