-No.46にて一体化による形状簡略化のメリットを紹介しましたが、部品点数が減ることによる信頼性向上もメリットの一つです。-今回は一体化のメリットの一つとして、「組み付け部の形状簡略化」について紹介します。-3Dプリンターは、複雑形状の製作時に強みが発揮されます。製品設計において、その強みを活かすための一つの方法として、「複数部品の一体化」が挙げられます。-No.43にて、3Dプリンターは従来工法と比較して複雑形状の製作が得意と紹介しました。今回はその理由を説明します。-今回は3Dプリンターが得意とする形状について紹介します。-No.35にて、任意のカットオフ周波数をもつローパスフィルタの極を求める方法を説明しました。今回は、実際にMATLAB®とC言語を用いて極の計算を行うプログラムを作成し、C言語と比較した場合のMATLAB®の特長を解説します。-No.39、No.40にて、温度変化による金属の膨張・収縮が品質にもたらす影響について紹介しました。オーバーハング形状とともに認識しておかないと予期せぬ不具合につながる形状として、ブリッジ形状が挙げられます。同様の関係性が成り立ち、上部が下部に拘束されて残留応力が発生します。-金属3Dプリンターでは、金属粉末の溶融・凝固を通して造形品が形成されるため、温度変化の範囲が広くなります。そのため、温度が上がれば膨張し、下がれば収縮するという金属の性質に品質が大きく影響されます。金属3Dプリンターのオーバーハングが及ぼす下面の品質への影響No.33、34、36にて、金属3Dプリンターの製品設計におけるオーバーハングの影響と、その影響を低減するためのDfAMについて紹介しました。Automation:ロボティック・プロセス・オートメーション)の活用により、人の業務手順を記録・再生し、プログラミング無しに定型業務や反復作業をパソコン内のロボットに作業させ自動化を実現することが可能です。-No.33、34にて、浅い角度のオーバーハング形状にはサポートが必要であると説明しました。今回は製品設計の工夫でサポートの付与を回避する具体的な手法(DfAM)を紹介します。-システム開発では、C言語に加えてMATLAB®などのシミュレーション言語を利用する機会が増えてきています。開発を効率よく行うためには、C言語とMATLAB®のどちらの方法が適切でしょうか。-No.33にて、パウダーベッド方式の金属3Dプリンターでは、角度の浅いオーバーハング形状にはサポートと呼ばれる保持形状を付与する必要があると説明しました。今回はその中でも必ず対策が必要な製品形状と、その対策を具体的にご紹介します。-パウダーベッド方式の金属3Dプリンターでは、製品形状によってはサポートと呼ばれる保持形状を同時に造形する必要があります。金属3Dプリンターではどこまで微細形状を再現できるのでしょうか。紹介しましたが、一般的に学会では技術的な基礎研究の報告がメインで行われます。年2回、春と秋に講演大会が開催されます。超々ジュラルミン(A7075)が造形時に割れてしまう原理No.27にて、超々ジュラルミン(A7075)は溶接割れしやすいために造形に不向きであると紹介しました。今回は、溶接割れの原理を解説します。超々ジュラルミン(A7075)を3Dプリンターで造形できない理由かつて零戦にも利用された、超々ジュラルミン(JIS規格:A7075)と呼ばれる7000系アルミ合金は、軽量、高強度の材料であり、現在も自動車や航空宇宙産業で利用されています。金属3Dプリントで造る微細形状(ラティス構造等)の研磨に適した埋込方法No.1にて、造形物の断面研磨について述べましたが、断面研磨は密度の確認以外にも活用が可能であり、ラティス構造等、微細な形状の造形品の品質チェックにも役立ちます。-変形予測と造形方案-No.24にて、金属3Dプリントをする際の造形方向決定に関して述べました。今回は、決定した造形方向をもとに方案を決めていく際の、進め方の一つをご紹介します。-造形方向-No.23にて、造形品の品質と生産性を両立するために、サポートの選定だけでなく、形状の再現性や造形方向と合わせて考えていく必要性があることを述べました。今回は、造形方向を検討する際の要点ついてご紹介します。サポート形状の違いによる造形への影響パウダーベッド方式の金属3Dプリントではサポートが必要とされます。サポート形状による違いは製品を造形する際にさまざまな影響をもたらします。Ni基超合金造形品のスキャンストラテジーと金属組織の関係No.21にてAlSi10Mgのスキャンストラテジーと金属組織の関係性を紹介しましたが、今回は同様の手法によるNi基超合金に関する研究を紹介します。金属3Dプリントでは、レーザースキャンにより生じるビードを並べて面を形成しその面を積層して立体物を造形します。fusion)タイプのレーザースキャン1本の線幅はおよそ100μm前後であるため、造形中は、局所的な溶融・凝固が高速で繰り返されています。金属3Dプリント特有の鉛直断面組織で紹介した、金属3Dプリントの水平積層断面では、レーザーの走査跡が見られました。メルトプールと呼ばれるその走査跡は、金属3Dプリントの断面観察では一般的に見られる組織です。析出強化を伴うNi基超合金は、高燃費の航空エンジンの開発を可能にする材料科学の大きな進歩の一つです。銅の造形パウダーベッド方式の金属3Dプリントでは各種材料が使われていますが、今後開発が進んでいくと思われる材料の一つに銅があります。タングステンの造形パウダーベッド方式の金属3Dプリントでは各種材料が使われていますが、今後開発が進んでいくと思われる材料の一つにタングステンがあります。ラティス構造を用いたアプリケーションと解析ラティス構造を用いる目的の最たるものは軽量化です。その中でも、今回は金型の入れ子のラティス化の研究を紹介します。既存の部品をラティス化して軽量化したいと考えた際に気になるのは、「どの程度機械的性質が低下してしまうのか」ですが、金属のラティス構造の機械的性質を検討する上で、参考にされている先行研究としてGibson-Ashbyモデルが挙げられます。Manufacturing)の特徴を活かした構造の一つに、ラティスがあります。生体適応機能など、さまざまな分野でこの新しい形状を活用しようという試みがなされています。Manufacturing)では、各種の粉が使われていますが、今後開発が進んでいくと思われる材料の一つに、マグネシウム合金があります。Manufacturing)で使われる粉は、ガスアトマイズ、プラズマアトマイズ、ディスクアトマイズ、水アトマイズ、プラズマ回転電極法などの方法で作られます。不活性ガス種による造形品の特性の違い17-4PH(SUS630相当)は析出硬化型ステンレス鋼で、時効硬化処理により硬度が上がります。Systems社の金属3Dプリンターの粉供給システムには、ローラー方式が使われています(Fig.1)。それにより、小さく、真球度の低い粉を扱うことができます。金属3Dプリントのメルトプール金属3Dプリントでは、パウダーベッドフュージョン(PBF)タイプという、1層ずつ粉末を敷いて、レーザーや電子ビームを当てて溶かしていく方式と、ダイレクトエネルギーデポジション(DED)タイプという、粉末を吹き付けてレーザーやアークで溶かしながら積み上げていく方式の2つが主流です。金属造形[No.8]金属3Dプリントのメルトプール金属3Dプリントでは、溶接の分野と同じく、メルトプールという考え方が使われます。メルトプールとは、レーザーがあたった部分の金属粉が溶融、液状化して形成される領域です。金属3Dプリントには、いくつかの主要なパラメータがあります。主要なパラメータは、レーザー出力、スキャン速度、スキャン間隔と積層厚の4つです。水平断面SOLIZEでは、金属3Dプリント特有の水平断面組織でお伝えしたように、一層ごとにレーザーの走査方向を90度直行するように変化させながら造形をしています。金属3Dプリントでは、金属粉末を1層ごとに積み上げ、レーザーで溶融させて形作るため、平面方向の断面にはレーザーの軌跡に対応した金属組織が観察されます。金属3Dプリントでは造形物を積層して形を作るため、鉛直方向の断面には、規則的に並んだうろこ状の金属組織が観察されます。金属造形[No.3]アルミニウム金属3Dプリントとダイカストにおける機械的性質の違い金属3Dプリントで緻密な組織の造形物を製造した場合、その機械的性質は実用に耐えうるものなのでしょうか。金属造形[No.2]造形に使用する粉末のリサイクル金属3Dプリントでは、金属粉末をレーザーで溶融させ形状を作ります。その際に、形状にならなかった粉はリサイクルします。金属3Dプリントではレーザー(もしくは電子ビーム)で金属粉末を溶かし、造形を行います。