「金属3Dプリント技術の研究の進歩と3Dプリントにおける動的性能試験の応用」セミナーが盛況のうちに開催されました。

2022年3月14日午後2時、Antarctic BearとTESCANが共催する「金属3Dプリント技術の研究進歩と3Dプリントにおける動的性能試験の応用」オンラインセミナーが盛況のうちに開催されました。セミナーでは、華中科技大学の張海欧教授、北京理工大学の張東雲教授、TESCAN micro CT Chinaのプロダクトマネージャーである孟芳麗氏を招き、オンラインで基調講演を行いました。

張海欧教授の報告テーマは「複合材料加減によるハイエンド鍛造品の超短工程製造技術と設備」です。張教授によると、現在、中国は緊急に必要とされている大型航空機や航空エンジンなどのハイエンド設備を輸入に頼っており、大型で複雑、ハイエンドの鍛造品の中核製造技術と設備を自主開発する必要があるという。さらに、従来の鍛造技術には、プロセスとサイクルが長い、設備が大きいのに鍛造品が小さい、性能と品質が不均一、製品の適応性が低いなど、多くの制限があります。

このような背景から、張海欧教授は、マイクロ鋳造・鍛造同期超短工程製造技術システムと装置を開発しました。これには、以下の4つの主要な発明が含まれています。
✔ 溶融・凝固ゾーンを増減させることにより同期成形する方法。
✔ 均一な等軸細粒強化および強靭化技術。
✔ 難成形材料向けのマルチエネルギー場複合成形技術。
✔ マイクロ鋳造および鍛造の超短工程グリーン製造装置。

設備面では、従来の8万トン鍛造機の数万の圧力のみで部品を直接鍛造することが可能で、製造時間は1/2～2/3に短縮され、鍛造可能面積は3倍に増加し、材料利用率は2.6倍に増加し、省エネは80～90％、炭素排出量は90～93％削減されます。単一装置と超短工程で大型かつ複雑な鍛造品を製造する独自のイノベーションを実現します。

現在、張海欧教授チームがマイクロ鋳造と鍛造の複合超短工程製造技術により生産したチタン合金TC4-DT、高温合金GH4169、超高強度鋼A-100は、あらゆる性能面で鍛造品を上回っています。

北京理工大学の張東雲教授は、「SLM で製造された格子構造の性能に影響を与える要因の研究と進捗状況」と題する報告を行いました。

張東雲教授は格子構造の概要を説明した。現在の格子構造は主に柱型格子構造、骨格型格子構造、板状三周期極小面格子構造の3種類があり、上記3つの格子は三角形、菱形、六角菱形、菱形十二面体、十四面体などの基本単位からなる周期構造がほとんどである。

その後、多孔質構造の概要が説明されました。多孔質構造は、高比強度、高比剛性、軽量、エネルギー吸収、複雑な構造などの特徴があり、航空、宇宙、自動車、医療などの分野で使用できます。多孔質構造の研究は、主に機械的特性、変形破損などの側面に焦点を当てています。
現在、張東雲教授の研究グループは、主に菱形十二面体構造、体心構造、位相最適化された多孔質構造の3種類の多孔質構造を研究しています。異なるセルサイズ（4mm、6mm、8mm）と異なる多孔度（85%、90%、95%）のサンプルをTi6Al4V材料を使用して3Dプリントし、機械的特性をテストしました。テスト結果によると、同じセルサイズの条件下では、多孔度の増加とともに機械的特性が低下することがわかりました。圧縮プロセス中、多孔質格子構造のエネルギー吸収は、その圧縮強度、プラットフォーム応力、および緻密化ひずみによって決まります。さらに、張東雲教授は、菱形十二面体（Ti6Al4V）の均一構造、勾配構造、連続勾配構造の比較試験も行いました。

TC4材料で印刷された体心格子構造の圧縮性能試験を実施しました。結果は、兄弟サイズの格子構造の圧縮強度、圧縮弾性率、プラットフォームステージ強度が相対密度の増加とともに増加することを示しました。プラットフォームステージの変動度は、圧縮ひずみの増加とともに徐々に減少します。 AlSi10Mg 材料で印刷された体心格子構造のテスト結果も同様ですが、プラットフォームステージの変動は大きく、劇的です。

最後に、張東雲教授は、研究チームが設計した3Dプリントされたトポロジー最適化された多孔質構造の性能を研究しました。この報告書では、格子構造と多孔質構造の設計アイデア、テストデータ、研究結論も多数紹介されています。また、一部の検出動作はシミュレーションソフトウェアでは正確に表現できないとも述べた。たとえば、リアルタイムのダイナミックマイクロ CT によるその場観察は、特に欠陥の観察や欠陥が性能に与える影響の研究にとって非常に重要です。

セミナーの3番目の講演者は、TESCAN micro CT ChinaのプロダクトマネージャーであるMeng Fangli氏でした。Mengマネージャーは、TESCANのリアルタイム動的断層撮影技術を紹介し、リアルタイム動的4Dスキャンと時間遅延4Dスキャンを比較しました。

3Dプリント部品の現場圧縮実験のリアルタイムの動的変化が聴衆に実演されました。実際の圧縮ケースは、人間の椎骨と 3D プリントされた椎間固定ケージを使用して、1 mm/分、最大荷重 1,000 N で実証されました。リアルタイムダイナミックCTは1回転するのに43秒かかり、実験中に応力緩和は発生しません。

孟マネージャーは、TESCANのリアルタイムダイナミックCTは発泡金属の圧縮試験にも使用できると述べ、サンプルサイズが20mm×22mmで総圧縮変位が7mmだった実際の事例を挙げた。これは、科学研究におけるリアルタイムの動的CT スキャンの大きな利点を実証しています。
現在、TESCAN 試験装置は国内トップクラスのハイテク企業や大学で使用されており、関連する最先端の科学研究作業を効果的に支援することができます。

上記は今回のセミナーのハイライトの一部です。3D プリント研究のさらなる進展をフォローしたい場合は、Antarctic Bear の今後の活動にご注目ください。

「金属3Dプリント技術の研究の進歩と3Dプリントにおける動的性能試験の応用」セミナーが盛況のうちに開催されました。

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