先端科学: 溶融金属 3D プリントペン技術

先端科学: 溶融金属 3D プリントペン技術
2023年3月、アンタークティックベアは、韓国物質科学研究院(KIMS)コネクテッドテクノロジー部門のソン・サンウ博士、キム・チャンキュ博士、ソ・カンミョン博士が率いる研究チームが、溶融金属の体積を制御する新しい3Dプリント技術である体積制御基礎製造技術を開発したことを知りました。彼らの研究は、「連続溶融液滴転送による高スループット金属3Dプリントペン」というタイトルでAdvanced Scienceに掲載されました。



昌原国立大学機械工学部のチョ・ヨンテ教授とキム・ソク教授の研究チーム、釜山機械研究センターのチョ・デウォン博士の研究チームとの協力により、3次元空間で金属を自由かつ連続的に印刷できる金属3Dプリントペン技術の開発に成功した。

研究チームが開発した金属 3D プリント ペン技術の利点は次のとおりです。
●溶接ガンの移動方向に沿って、3D空間に金属を自由に連続印刷できます。
●従来のレーザーを使用した金属3Dプリントに比べ、設備構築コストが低く抑えられます。
●市販の溶接材料を使用して短時間で積層造形ができるため、経済的です。



研究内容 溶接技術を使用した金属積層造形は、一度に 1 層ずつ構築する有限のプロセスであるため、複雑な構造を実現するには限界があります。溶融金属が流れ落ちるのを防ぐために、完全に凝固した後に次の層を積層する必要があります。欠点は冷却時間が長くなることです。これらの課題を解決するため、研究チームはコンピューター解析を行い、対流に基づいて溶融金属の表面張力と凝固体積を計算し、精密に制御しました

さらに、水平、垂直、傾斜、頭上など、さまざまな姿勢で金属積層造形を行うことができる技術も開発しました。金属が完全に凝固する前に液相で連続的に積層することで、製造時間が短縮され、層間の境界がなく、優れた機械的特性を持つ緻密な微細組織が形成されます。


△3Dプリント機構の概念図。

2021年現在、国内および海外の3Dプリンター市場規模はそれぞれ821億ウォンと21億ドルで、年間平均成長率は10.5%と20%となっている。この研究成果は、金属積層造形分野における技術的優位性や、それを用いた高付加価値機械・部品の製造を通じて、製造業に活力を与えることが期待されます。この研究を主導したKIMS主任研究員のソン・サンウ氏は、ポリマーを使った既存の3Dプリント技術など、既存の金属積層造形プロセスでは不可能とされていた連続積層造形プロセスに3D自由形状積層造形を追加することで、既存の金属溶接材料を使って複雑な構造物を簡単に製造できるようになったと指摘した

オリジナルリンク: https://doi.org/10.1002/advs.202370030

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