LLNLは金属3Dプリントの急速な発展を促進するための基礎研究を実施

米国のローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）は最近、金属3Dプリントを改善し、より幅広い業界での応用を促進するために、「3Dプリント金属イノベーションの認証促進（ACAMM）」と呼ばれる戦略的イニシアチブを立ち上げました。このプログラムは、物理モデル、データマイニング、不確実性分析などのテクノロジーを組み合わせて、3D プリント部品を最適化し、認証プロセスを加速し、最終的に 3D プリントの可能性を最大限に引き出します。

4年前、専門コンサルティング会社Woehlersは、一部の金属3Dプリント部品はすでに鋳造部品や鍛造部品と同等の強度を備えているため、この技術は将来最も一般的で重要な戦略技術になると予想されるという影響力のあるレポートを発表しました。

Antarctic Bearの編集者はこの見解に強く同意します。金属 3D プリント技術はもはや以前とは違うということを知っておく必要があります。当初のラピッドプロトタイピングツールから、認定された製造技術へと急速に発展しました。しかし、現状ではこの技術を導入している機関や企業は多くありません。では、その理由は何でしょうか?

LLNLの研究者らは、その理由として第一に、選択的レーザー溶融（SLM）などの複雑な3D印刷技術の基本原理に対する理解が不足していること、第二に、3D印刷金属材料の認証に長い時間がかかることが挙げられると述べている。そのため、ACAMM は 2 つの主な目標を設定しました。1 つ目は、プロセスモデリング、プロセス最適化シミュレーション、およびモデリング機能を開発すること、2 つ目は、材料認証プロセスを合理化して、重要なアプリケーション向けに、大幅に削減されたコストでニアネットシェイプの金属部品認証を提供することです。

「重要な用途に部品を投入するには、品質基準を満たす必要があります。私たちの焦点は、3D 印刷技術に関する真の科学的理解を人々に提供し、3D 印刷部品の品質に自信を持たせることです」と、ACAMM のディレクターであるウェイン・キングは述べています。「金属 3D 印刷の柔軟性をより有効に活用できるように、認証および検査プロセスを迅速化したいと考えています。理想的には、工場で印刷された部品の品質が 1 日で許容できるものであれば、翌日も許容できるものになります。」

中国の専門的な3DプリントメディアプラットフォームであるAntarctic Bearによると、キング氏と彼のチームはすでに、粉末粒子や一体型部品など、SLMプロセス用のさまざまな物理モデルを準備しているという。これらにより、研究者は、金属 3D 印刷プロセス中に、考えられるあらゆる要因 (レーザー出力、印刷速度、ビームのサイズと形状など) がさまざまな材料にどのように影響するかをより深く理解できるようになります。

この情報は、新しい材料の開発、印刷の失敗につながる可能性のある変形や応力の予測の改善、金属 3D 印刷プロセス全体の改善、完成した金属部品の最適化などに逆に使用することができ、すべて、数回の安価な実験で実現できます。

ACAMM の粉末モデル「これらのモデルは、経験への依存をなくすのに役立ちます」とキング氏は語ります。「私たちは、『スタートボタンを押すだけで金属印刷を開始できる』という状況を実現したいと考えています。これが成功すれば、金属 3D 印刷の利用方法に大きな影響を与えるでしょう。」

これまでに、多くの改良された金属 3D プリントプロセスと材料が登場しています。たとえば、ノースウェスタン大学は、これまでにない複雑な構造を実現できる、より優れた性能を持つ金属粉末材料を開発しました。しかし、LLNL の見解では、金属 3D プリント部品の一貫性と信頼性の向上を進め、航空宇宙などの業界が自信を持って使用できるようにしたい場合、実現可能な唯一の方法は、より科学的なアプローチです。

ACAMM は上記の物理モデルを Applied Physics Reviews の 1 月号に掲載しました。この3年間の研究は、LLNLの研究所主導研究開発（LDRD）プログラムからの資金援助も受けました。

さらに読む:
《LLNL、高密度金属部品を3Dプリントする効果的な方法を開発》
LLNL、大面積投影マイクロステレオリソグラフィー3Dプリンターの特許を申請

3ders経由

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