金属3Dプリント特殊材料評価

各種材料の造形性の評価および物性評価

金属3Dプリントで取り扱われるおもな材料は、アルミ合金、鋼（ステンレス、マレージング）、ニッケル合金などですが、お客さまからは高強度のニッケル合金や銅合金、タングステンのような材料のご要望を多数いただきます。SOLIZEはお客さまのご要望に応じて、各種材料で造形できるかどうかの造形性の評価および物性評価を行います。低流動性材料にも対応しています。

1. 最初に、材料となる金属粉末を1層のみ積層し、1本の直線状にレーザーを照射します。 この際、連続した線として溶融させることができれば次のステップに進めますが、造形に適していない材料の場合、粉末の層が形成できないことや、溶融した線が不連続になることがあります。
2. 次に、1と同様に材料を1層のみ積層し、多数の平行な直線状にレーザーを照射します。きれいに線が並んだ平面が形成できると次のステップに進めます。造形に適していない材料の場合、穴が開くことや、大きな凹凸ができることがあります。
3. 最後に、2で形成した面の上に、さらに粉末を積層してレーザーで平面を形成、これを繰り返して、立体を作るテストを行います。造形に適していない材料の場合、途中で割れてしまうことがあります。

こうして製作した立体を樹脂の中に埋めて研磨することで、立体内部の断面を観察することができます。造形に適していない材料の場合、内部の空隙が多くなることや、内部で割れが発生することがあります。

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検証内容

造形時にはいくつものパラメータがありますが、基本となるのは「どのくらいの厚さの粉末層に、どのくらいのエネルギーのレーザーを照射するか」です。これはエネルギー密度として表され、レーザー出力、走査間隔、走査速度、積層厚さの4つの項目の関係で決定します。

一般的に使用されている材料は数十～百数十J/mm³の値になりますが、特殊な材料の場合、さらに高いエネルギー密度を要することがあります。

評価の進め方

※健康や環境に対する有害な影響、物理的および化学的危険性のある材料については、評価をお断りする場合があります。

実績