インドの新しい研磨技術は、噴霧粉末製造プロセスに代わるもので、3Dプリント用粉末を生産する。

2022年4月14日、アンタークティックベアは、インド科学研究所（IISc）の研究者が、3Dプリント金属粉末の製造に使用できる新しい研磨ベースの方法を開発したことを知りました。
この方法は、現在ほとんどの金属粉末が製造されている噴霧法に代わる方法を提供するために設計されています。噴霧プロセスでは、ガスまたはウォータージェットを使用して溶融金属の流れを小さな液滴に分解し、冷却後に粉末粒子を形成します。
△粉砕による粉末製造方法の模式図。（a）表面研削によって除去された材料は、収集され、ふるいにかけられ、加熱された後、DEDプロセスで再利用されます。対応する SEM 画像は、生成された粉末内の球状粒子の分布を示しています。 (b) 完全な球形と表面の樹枝状結晶を示す単一粒子の SEM 画像。 (c) 最終粉末の粒度分布はサイズを示しています。アトマイゼーションは業界のゴールドスタンダードですが、アトマイゼーションベースの粉末製造では、材料収率が低く、コストが高く、限られた金属しか使用できないという問題があります。 IISc の新しいアプローチは、これらの欠点を解決することを目的としています。
「金属粉末製造のための、より経済的で本質的に拡張可能な代替方法があり、最終的な粉末の品質は、従来のガス噴霧粉末と比較して非常に競争力があるようです」と、IIScの製品設計および製造センターの博士課程の学生であるプリティランジャン・パンダ氏は述べた。
△表面研削法を用いて製造された鋼鉄3Dプリント用粉末。画像提供：IISc。
粉末製造のための金属研削<br /> 製造業の世界では、金属の研削工程で除去された廃棄物は金属削りくずと呼ばれます。これらの金属片は通常、細長い細片の形をしていますが、球状の粉末粒子が含まれていることもあります。
IISc チームによると、これらの球状の金属削りくず粒子は、粉砕中に溶解プロセスを経て、そもそも完全な球形になるのだと長い間信じられてきた。そのため、研究者たちは理論的には、研磨ベースのプロセスである金属研削を 3D プリント粉末の製造に応用できると考えていました。
研究によると、金属表面の酸化によって発生する高熱によって溶融が起こり、粉末状の金属粒子が形成されることがわかっています。研究者らは粉砕方法を改良し、最適化して、市販のガスアトマイズ粉末と同等の性能を持つ鉄ベースの3Dプリント粉末を大量に生産した。粉砕技術はガスアトマイゼーションよりもコスト効率が大幅に優れています。
△インド科学研究所。画像提供：インド科学研究所。
低コストの金属粉末の需要<br /> この研究の主執筆者であるコウシク・ヴィスワナサン氏は、カスタマイズ性と設計の自由度の高さから、金属3Dプリントの導入に最近大きな関心が集まっていると述べた。しかし、今日の金属粉末は高価であることが多くの企業にとって障壁となっているため、より安価で入手しやすい粉末が求められています。
研究の共著者であるハリシュ・シン・ダミ氏は、「AMプロセスのコストを（経済的な粉末を通じて）下げることで、バイオメディカルインプラントの製造などに使用される材料の範囲が広がり、より安価で入手しやすくなる可能性がある」と付け加えた。
さらに、研究チームは、摩耗ベースのアプローチが、航空宇宙エンジンの部品など、他の高性能産業用途にも可能性を秘めていると考えています。
研究の詳細は、「表面研削を使用した金属積層造形アプリケーション向け粉末の製造」と題する論文に記載されています（記事末尾の添付ファイルを参照）。

関連論文リンク: https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2022.02.004
粉末 3D プリント材料の業界は相変わらず活発です。つい最近、スウェーデンに拠点を置く材料会社 Gränges Powder Metallurgy が、初の付加製造用粉末を発売しました。同社の DISPAL 材料ファミリーの一部である AM S220 (AlSi35) は、レーザー粉末床溶融結合に適した高性能アルミニウム合金です。この材料は、高硬度、低熱膨張、優れた耐摩耗性、良好な加工性、低密度を特徴としています。
一方、ドイツを拠点とするスマート材料開発企業Infinite Flexは最近、SLM 3Dプリント用として世界初となる純銅粉末を発売したと主張している。 INFINITE POWDER Cu 01 と名付けられたこの材料は、EOS M290 や Trumpf TruPrint 1000 などの多数の標準 SLM 3D プリンターでテストされ、現在は市販されています。

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