電子ビーム3Dプリンティング(EBM)は、ひび割れのないタングステン金属部品を生産します

電子ビーム3Dプリンティング(EBM)は、ひび割れのないタングステン金属部品を生産します
はじめに: タングステンには多くの優れた特性があります。耐腐食性があり、融点はすべての金属の中で最も高い3422°Cであるため、極度の温度で動作する部品に最適な素材です。しかし、問題があります。室温では非常に脆く、従来の技術で加工するのが難しいのです。
電子ビーム溶解
ドイツのカールスルーエ工科大学(KIT)の研究者たちは、電子ビーム溶融(EBM)と呼ばれる付加製造技術をタングステン加工に適用することで、この問題を解決しました。得られたひび割れのない金属は、ロケットのノズル、炉の加熱要素、核融合炉や医療用画像システムの部品などの高温部品に使用できる可能性がある。
△電子ビーム溶融3Dプリント技術を用いて製造されたタングステン部品。写真提供:Markus Breig、KIT
応用材料 - 材料科学工学研究所 (IAM-WK) の Steffen Antusch 氏が率いる KIT の研究者たちは、後処理をほとんど必要としないタングステン部品を製造するために、いくつかの異なる 3D 印刷方法を研究してきました。最新の研究では、EBM を利用して機械加工中にタングステンにかかる負担を軽減し、ひび割れがなく扱いやすい柔らかい材料を製造しました。
EBM 技術は、真空中で加速された電子ビームを使用して金属粉末を溶かします。電子ビームを動かすことで、金属から3次元部品を積層方式で、つまり層ごとに製造することができます。この技術はもともと、チタン合金や高温処理を必要とする材料向けに開発されました。
予熱により変形と固有の応力が軽減される
タングステンを使用して 3D プリントされた部品を作成するために、アントゥシュ氏と彼の同僚は、EBM マシンで電子ビームを使用して溶かす前に、タングステン金属粉末を予熱しました。研究者らは、この予熱手順により金属の変形と固有の応力が軽減され、室温では容易に破損するが予熱後には変形する可能性のある材料の加工が可能になると説明している
アントゥシュ氏は、EBM はレーザー印刷などの他の技術よりも、ひび割れのないタングステン部品を製造するのに非常に優れていると主張しています。また、複雑で大量のネットシェイプ部品を製造するために広く採用されているもう 1 つの高度な製造技術である粉末射出成形とは異なり、新しいアプローチでは、「高価なツールは必要なく、印刷部品を自由に設計できます」とアントゥシュ氏は指摘します。
IAM-WK の研究者は、ヘルムホルツ協会と欧州核融合プログラム (EUROfusion) の活動に携わっています。彼らの長期的な目標は、核融合エネルギーと医療工学 (CT スキャナーの部品製造など) における高温用途向けの材料とプロセスを開発することです。彼らは現在、そのような用途で使用するために、印刷されたタングステン材料の機械的特性を評価し、テストすることを計画しています。
タングステンメタル、EBM

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