新しい金属3Dプリンティング技術を確保

KIMSと他の共同研究チーム、金属3Dプリンティングペン積層造形ソース技術を開発

国家科学技術研究評議会

画像：金属3Dプリンティングペン工程の概念図もっと見る

クレジット: 韓国物質科学研究院 (KIMS)

□ 政府出資の研究機関である韓国材料科学研究院(KIMS)接合技術部のSang-woo Song博士、Chan-kyu Kim博士、Kang-myung Seo博士が率いる研究チーム科学情報通信省は、溶接技術を使用して金属を3Dプリントするプロセスにおいて、溶融金属の体積を制御するための基礎技術を開発した。 これは、国立昌原大学機械工学科のチョ・ヨンテ教授、キム・ソク教授らの研究チーム、釜山機械研究センターのチョ・デウォン博士らの研究チームとの共同研究により実現した。韓国機械材料研究院。 その結果、3次元空間に自由自在に金属を連続印刷できる金属3Dプリンティングペン技術の開発に成功した。

□ 研究チームが開発した金属3D印刷ペン技術は、3D空間内で溶接トーチの移動方向に自由自在に金属を連続印刷できる利点がある。 従来のレーザーを用いた金属3Dプリントに比べ、設備建設コストが低く、市販の溶接材料を用いて迅速に積層造形が行えるため経済的です。

□ 溶接技術を使用した金属積層造形は、一度に 1 層ずつ構築する限られたプロセスであるため、複雑な構造の実現には限界があります。 これは、完全に凝固してから次の層を積層するため、溶融金属が流れ落ちるのを防ぐためです。 このため、冷却時間が必要となり、ラミネート可能な条件が限定されるという欠点がある。 この問題を解決するために、研究チームはコンピュータ解析を実施し、対流・伝導に応じて溶融金属の表面張力と凝固体積を計算し、精密に制御した。 さらに、水平、垂直、傾斜、頭上などあらゆる条件で金属積層造形を実行できる技術も開発しました。 金属が完全に固化する前に液相で連続的に積層することにより、製造時間が短縮され、層間の境界がなく、機械的特性に優れた緻密な微細構造が形成されます。

※延性の場合、従来のWAAM（ワイヤーアーク積層造形）と比較して24.5％向上インコネル 625 ベースのプロセス (WAAM: アーク熱源を使用したワイヤタイプの材料の溶接および積層造形 (AM))

□ 2021年現在、国内外の3Dプリンター市場規模はそれぞれ821億ウォン、21億ドルで、年平均成長率は10.5%、20%となっている。 この研究成果は、金属積層造形分野における技術優位性を生かし、それを用いた高付加価値の機械や部品の製造など、製造業に活力を与えることが期待されます。

□ 研究を担当したKIMSのソン・サンウ主任研究員は「既存の金属積層造形プロセスでは不可能とされていた連続積層造形プロセスに、3D自由造形積層造形を追加した」と述べた。 同氏はさらに「ポリマーを使った既存の3Dプリンティング技術と同様に、既存の金属溶接材料を使って複雑な構造を簡単に製造することが可能であり、製造業に新たなパラダイムを示唆している」と述べた。

□ この研究成果は、科学技術情報通信部の支援を受けて韓国物質科学研究院の「多目的マイクロモジュラーリアクター用多金属層材料の開発」プロジェクトとして実施された。 また、本研究成果は世界的に有名な学術誌であるAdvanced Science 2月号(IF=17.521)の表紙論文に選ばれました。 研究チームは現在、原子力発電所や防衛産業における高付加価値の機械や部品の積層造形に向けた追跡研究を続けている。

-------------------------------------------------- -----------------------

###

韓国物質科学研究院(KIMS)について

KIMS は、韓国科学情報通信省傘下の非営利政府資金研究機関です。 KIMSは韓国唯一の総合材料技術専門機関として、研究開発、検査、試験評価、技術支援など材料科学に関する幅広い活動を実施し、韓国産業に貢献してきました。

先端科学

10.1002/advs.202370030

連続溶融液滴転写により可能になる高スループットの金属 3D プリンティング ペン

2023 年 2 月 24 日

免責事項: AAAS と EurekAlert! EurekAlert! に投稿されたニュース リリースの正確性については責任を負いません。 貢献機関による、または EurekAlert システムを介した情報の使用。