Amorphology と AddiTec が協力して DED マルチメタル 3D プリントギア部品を開発

2022年5月1日、Antarctic Bearは、AmorphologyとAddiTecが協力して、指向性エネルギー堆積（DED）技術に基づくマルチメタルデュアルラインDED技術を開発し、2つの異なる鋼を1つの部品に印刷し、将来的に機能的にグレード分けされたギア部品を可能にすることを知りました。

Amorphology は NASA が支援する企業であり、その技術はジェット推進研究所 (JPL) とカリフォルニア工科大学のコラボレーションから生まれました。Additive は、高度なマルチメタル 3D 印刷システムの開発を先導した積層製造企業です。

△AmorphologyとAddiTecは3Dプリント技術を活用し、ロボット用のマルチメタルギア部品を共同開発している。画像提供：AddiTec
なぜ複数の合金を使用するのですか?

薄壁フレキシブルスプラインには、歯の耐摩耗性と耐疲労性に対する高い要件も必要であり、3D 印刷プロセスでは 2 種類の異なる合金材料を使用する必要があります。歯の部分は通常、平均硬度 35 Rc の高強度用途に使用されるため、析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼が使用されます。

対照的に、歯の領域の下の鋼には、高い靭性と低い平均硬度が求められます。したがって、異なる特性を持つ 2 種類の鋼を 1 つのギアに戦略的に組み合わせることで、各合金の長所を活かすように機械的特性を調整できます。

強力な協力
Amorphology は、マルチメタル 3D プリント、特に機能的にグレード分けされた金属に関する新しい技術を開発しており、3D プリントプロセス中に複数の金属材料を使用して亀裂なく製造できる多機能部品の開発に重点を置いています。

このプロジェクトの中核技術は、ジェット推進研究所が 10 年以上前に開発した多金属遷移プロセスであり、これにより印刷された部品に予測可能な機械的または物理的特性を持たせることができます。

技術原理<br /> 従来のクラッディングやオーバーレイとは異なり、機能グレーディングは、3D プリント部品内のさまざまな金属や複合材料の特性を最大限に活用することを目的としており、熱の不一致や疲労亀裂による故障を防ぐのに役立ちます。 3D 印刷プロセス中に、異なる金属を混合したり、遷移段階で 1 つ以上の中間コンポーネントを追加してインターフェースで拡散したりすることで、異なる金属間のインターフェースをカスタマイズできます。

△ さまざまな金属積層造形プロセスの解像度と部品サイズ。画像提供：DigitalAlloys
エネルギー蓄積（DED）

現在共同で開発されている基本技術は、直接エネルギー堆積法（DED）であり、これはギアのベースを高靭性鋼で印刷し、その後、歯が始まる垂直位置で高硬度鋼に急速に移行することによって機能します。これらの材料は、DED プリンターのノズル内で 2 つの材料の粉末を混合することによって変換することもできます。

「複数の材料の機能的グレーディングにより、従来の冶金技術では製造不可能なロボットギア部品を開発できます。合金組成によってギア特性をカスタマイズできるため、精密メカニズムを開発する際に設計の柔軟性が得られます」と、Glenn Garrett 博士は述べています。「ギアの歯の耐摩耗性を向上させながら部品の残りの部分の靭性を維持する場合でも、高価な鋼と低コストの鋼を組み合わせてコストを節約する場合でも、マルチマテリアル積層造形により、ロボットギアの製造方法を革新できます。」機械加工性、コスト、硬度、強度、耐腐食性、さらには密度に合わせて特性をカスタマイズできます。大型ギアの場合、加工コストを節約することができ、これが重要な利点の 1 つです。

△同社の合金3Dプリント技術は、ミクロン単位の小さなギアを製造でき、さまざまな環境で使用できます。画像提供：Amorphology
AddiTec のビジネス開発マネージャーである Yash Bandari 博士は、次のように述べています。「同社はデュアルライン DED 技術を使用しており、金属部品の製造プロセス中にある材料から別の材料に自動的に切り替えて、必要に応じてさまざまな特性と機能を提供することができます。」

Amorphology は、スラスター、ロケット、ロボット、ギアなどの用途において機能傾斜金属のさらなる用途を積極的に開発しており、さらなる開発と用途のためのパートナーを求めています。

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