FDM 3Dプリントチタン合金!TEESとVirtual Foundryが共同研究

FDM 3Dプリントチタン合金!TEESとVirtual Foundryが共同研究
2024年1月22日、アンタークティックベアは、金属ワイヤーメーカーのThe Virtual Foundryが、テキサスA&M大学システム傘下の機関であるテキサスA&M工学実験ステーション(TEES)と協力して、金属3Dプリントの分野で研究を行うことを知りました。
Chukwuzubelu Ufodike 博士が主導したこの研究は、溶融フィラメント製法 (FFF) による 3D プリントされたチタン合金部品に対する焼結温度と時間の影響を調査することを目的としていました。チュクウズベル・ウフォディケ博士は次のように語っています。「このコラボレーションは、3D プリントの焼結プロセスに関する理解を大きく前進させるものです。Virtual Foundry および TEES と連携して、積層造形用の材料開発の限界を押し広げることを目指しています。」
△3Dプリント金属マニホールド
溶融フィラメント製造法によるチタン3Dプリントの精度
FFF は、連続フィラメント材料を重ねて融合し、3D オブジェクトを作成する 3D 印刷技術です。 3D プリントされたチタン部品の文脈では、FFF はチタンワイヤを使用して層ごとに部品を製造する特定のプロセスを指します。このプロセスでチタンを使用すると、高強度、軽量、耐腐食性などの利点が得られ、航空宇宙、ヘルスケア、エンジニアリングなどの業界のさまざまな用途に適しています。
The Virtual Foundry と TEES のコラボレーションにより、FFF 印刷されたチタン部品の焼結温度と時間の複雑な関係をより深く理解するなど、重要なメリットがもたらされます。この研究では、焼結パラメータの変化を調査することにより、結果として生じる微細構造の進化と機械的挙動を明らかにすることを目的としています。
さらに、本研究では、焼結パラメータが、FFF 印刷されたチタン部品の精度と仕上がりに影響を与える重要な要因である寸法精度と表面品質にどのように影響するかについての理解を深めることを目指しています。 The Virtual Foundry の社長 Tricia Suess 氏は次のように付け加えています。「Chukwuzubelu Ufodike 博士および TEES と協力できることを嬉しく思います。彼らの専門知識は、手頃な価格のチタン 3D プリントと、一般ユーザーには手の届かない現在の焼結プロセスとの間のギャップを埋めるのに役立つでしょう。」
2022 年、VirtualFoundry は、FFF 3D プリント合金の脱バインダーおよび焼結のための新しい方法を導入しました。同社の金属マイクロ波焼結技術は、従来の窯をマイクロ波に置き換え、より高速でコスト効率の高い方法を実現します。
金属マイクロ波焼結サンプル。ハイボールからの画像
実験段階では、アルミニウム部品の後処理の結果は有望です。マイクロ波の使用は、酸化を心配することなく、チタンなどの難しい反応性合金への処理を拡大する可能性を示しており、金属 3D プリントのこれまでの実用化に比べて大きな進歩を示しています。
△Ufodike教授研究グループ(PURG)デジタル製造・流通研究所のUfodike教授。 写真提供:Virtual Foundry。
金属3Dプリント研究プログラム<br /> アメリカ国立標準技術研究所 (NIST) や KTH 王立工科大学などの研究者らは、レーザー粉末床溶融結合 (LPBF) 3D 印刷中に冷却速度が金属特性にどのように影響するかを調査しました。 Acta Materialia 誌に「高速 X 線回折で明らかになった鋼の付加製造中の凝固モード」と題された論文として発表されたこの研究は、印刷された部品の靭性と耐腐食性に対する結晶構造の影響についての洞察を提供します。

論文リンク: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645423000459?via%3Dihub
この研究は、Kurz-Giovanola-Trivedi (KGT) モデルを検証し、3D プリントの初期段階で微細構造を制御することで、望ましい結晶構造を実現できることを示しています。シンクロトロン実験によって確認されたこの発見は、積層造形の専門家に、3D プリントされた金属部品の特性を予測および制御する可能性を提供し、それによって大規模生産における一貫性を向上させます。
清華大学とシンガポール国立大学の研究者らは、金属3Dプリント部品の機械的特性に対する流体の流れの影響に焦点を当て、特に溶融金属が凝固するときに形成される樹木のような結晶構造であるデンドライトの成長に焦点を当てました。
研究チームは、さまざまな流動条件下での樹状突起の発達の仕方を研究することで、金属 3D プリント中の樹状突起の形成には流体の流れと凝固速度が重要な役割を果たすことを発見しました。この研究結果は、3D プリントされた金属部品の機械的特性を高めるためにこれらの要因を理解することの重要性を浮き彫りにしています。
溶融ワイヤー製造、チタン合金

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