ウィスコンシン大学は、X線、熱画像、可視光などの技術を統合して、電子ビーム金属3Dプリントの仕組みを研究しています。

ウィスコンシン大学は、X線、熱画像、可視光などの技術を統合して、電子ビーム金属3Dプリントの仕組みを研究しています。
電子ビーム粉末床溶融結合 (EB-PBF) 金属 3D 印刷技術では、電子ビームを使用して粉末床を予熱し、選択的に溶かし、3 次元部品を層ごとに構築します。電子ビームのエネルギー変換率が高く、さまざまな材料による電子ビームエネルギーの吸収率も高いため、電子ビームをスキャンすることで粉末床を 1000°C まで予熱することができ、溶融堆積プロセスの熱応力が大幅に軽減されます。

△ルイス・イゼット・エスカーノさんは、チームが開発した装置を使って、3Dプリントで製造された金属部品の構造を研究しています。 IZET ESCANOからの画像
2022年4月19日、アンタークティックベアは、ウィスコンシン大学マディソン校のエンジニアが特殊な高エネルギーX線、熱画像、可視光を組み合わせて新しい3Dプリント技術を研究し、有望な製造方法をより深く理解(および改善)するために高度な金属部品を製造していることを知りました。

3D プリントされた部品の欠陥を防ぐことは重要です。電子ビーム粉末床融合 3D 印刷プロセスについてさらに詳しく知るために、Lian-Yi Chen 助教授が率いるウィスコンシン大学マディソン校の機械エンジニア チームは、シンクロトロン X 線を使用して、印刷中の部品の内部を含む個々の印刷プロセスをリアルタイムで観察できる新しいシステムを開発しました。

「電子ビーム金属3Dプリント技術は現在、非常に急速に発展している」と陳連怡氏は語った。 「これは、ジェットエンジン用のチタンアルミナイド部品など、航空宇宙部品の製造に重要な技術です。現時点では、他の 3D プリント技術ではこれらを製造することはできません。」

電子ビーム粉末床溶融結合は、基板上の金属粉末のベースから始まります。電子ビームは粉末の新しい層を溶かして融合し、下から上に向かって部品を構築します。このプロセスは単純に聞こえますが、テクノロジーはまだ初期段階にあり、答えるべき疑問がまだたくさん残っています。たとえば、金属層に隠れた欠陥により、警告なしにいつでも障害が発生する可能性があります。

△ウィスコンシン大学マディソン校の機械工学チームが使用する積層造形装置の一角。 IZET ESCANOからの画像
「表面下で何が起こっているのか、欠陥が形成されるメカニズムが何なのかを観察できるようになったのは今回が初めてだ」とチェン氏は語った。 「印刷プロセスに対する理解を深めることで、この技術を継続的に改善し、品質を次のレベルに引き上げることができます。」

チームは2022年1月初旬にアルゴンヌ国立研究所の先進光子源でのテストを無事完了しました。光子源は粒子加速器を使用して、要求の厳しい科学研究で使用するための超高輝度、高エネルギー X 線を生成します。

UW システムは、シンクロトロン X 線イメージングと回折(物質が X 線を散乱する方法を利用して形状を再構築するプロセス)を組み合わせたものです。高エネルギーシンクロトロンX線により、研究者は印刷システムが作動しているときに材料の隠れた内部がどのように機能するかをこれまでにない詳細さで観察することができます。熱画像カメラを使用すると、プロセス中の温度の変化を調べることができ、可視光カメラを使用すると、部品の表面構造の変化を調べることができます。

「この技術は非常に魅力的だ」と、同グループの機械工学大学院生、ルイス・イゼット・エスカーノ氏は語った。 「当社のマシンで 1 回実行するだけで、印刷プロセスの複数の重要なポイントを同時に確認できます。」

△2019年のAl-10Si-Mgレーザー粉末床溶融プロセスの高解像度X線画像。レーザー出力は520Wに設定され、スキャン速度は0.6m/sでした。 X 線画像は、有効露光時間 100 ps で 30,173 Hz で記録されました。画像では、溶融池と蒸気圧の形態、凝固速度、溶融流動速度、粒子スパッタリング速度が定量的に測定されました。さまざまな欠陥の発生メカニズムも明らかにされています。 IZET ESCANOからの画像
チームは、電子ビーム粉末床溶融結合プロセスの研究で遭遇したいくつかの重要な技術的課題を克服しました。例えば、プロセスに必要な高真空を維持し、測定中の真空ポンプの振動を軽減し、シンクロトロンX線が効率的に透過できるように特別な観察ポートを製作しました。

この技術は、電子ビーム粉末床溶融結合印刷プロセスを多角的に観察できる世界初の「窓」であるだけでなく、将来的にはより幅広い用途が期待できると主張している。

「システムの開発と統合は、複数のエンジニアリング分野の専門知識を必要とするため、大きな課題でした」とエスカノ氏は語った。 「現在、当社のマシンの柔軟性により、非常に迅速に実験を実施し、データを収集することができます。これにより、この 3D 印刷技術に関する基本的な理解と研究が加速されます。」




ウィスコンシン、EB-PBF、電子ビーム粉末床融合

<<:  人民日報は、呂炳衡院士による「3Dプリンティング - ハイエンド製造のための強力なツール」という記事を掲載した。

>>:  フリーズドライ3Dプリントカボチャスナックの形状忠実度とサクサク感を向上させる内部構造設計

推薦する

28台の金属3Dプリンターで200万個の金属部品を生産、ExOneピッツバーグ印刷センター

2021年6月28日、アンタークティック・ベアは、米国ペンシルベニア州ピッツバーグ郊外にあるエック...

四川省成都市が3Dプリント産業の発展を促進するために講じた6つの措置

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-8-18 12:23 に最後に編集...

国産金属3Dプリント超二相ステンレス鋼粉末材料、遼寧省広達が量産開始

南極熊紹介:3Dプリントに代表される積層造形技術の急速な発展により、スーパー二相ステンレス鋼は海洋、...

水質検出器も 3D プリントできますか?科学研究チームは心を開き

飲料水の安全性をいかに確保するか、また水質の安全性をいかにリアルタイムで監視するかは、世界で最も懸念...

歴史的遺物分野における3Dプリントの新たな用途の発見

出典: FlashForge テクノロジー近年、新たな技術の支援により、歴史的重みのある文化遺産がま...

最安値はたったの38,000円!国産デスクトップSLSナイロン3Dプリンターが登場

2017年6月5日、南極熊は、国内の3Dプリントメーカーである成都凌凌三偉が驚くべきデバイスをリリ...

3Dプリント肉 - 世界中の肉好きとベジタリアンを結びつける

この投稿は warrior bear によって 2021-5-20 22:36 に最後に編集されまし...

別の国際的なスポーツシューズブランドも 3D プリントを導入しました。この市場規模はどのくらいですか?

南極熊によると、2018年3月、ユニオンテックFL600装置が上海3Dプリント工業園区から出発し、中...

李芳正が「3Dプリント3カ年行動計画」を解釈、積層造形産業の年間売上高は200億を超える

2017年12月13日、工業情報化部と他の12の部門は共同で「付加製造(3Dプリントとも呼ばれる)...

研究開発から応用まで、佛山の企業は医療分野における3Dプリントの新たなトレンドを捉える

今年4月、「2018年デジタル歯科産業発展・技術サミットフォーラム」において、南海各社は新開発のイン...

四川大学華西病院の胸部外科医:手術中に 3D プリントされた肺モデルを使用して、肺結節を素早く特定します。

はじめに: 胸部コンピューター断層撮影 (CT) の普及により、小さな肺結節の形で早期肺がんが発見さ...

3Dプリントの2つのコア材料:エンジニアリングプラスチックとセラミック材料

出典: インテリジェント製造ネットワーク3D プリンティングは最先端の科学研究の成果を具体化し、製品...

2017 バイオ 3D プリンティング ニュースのハイライト

2017年を振り返ると、バイオ3Dプリント業界は技術開発、材料研究、設備生産の面で大きな進歩を遂げ...

ベルギーは、11,000以上のパーツからなる1:1スターゲートを3Dプリントし、地球から脱出させる

20 台の Flashforge CREATOR PRO で構成された 3D プリンター ウォール...