削削除除ししなないいででくくだだささいい■近年，金属材料の■■プリンタが実用化されてきており，金属粉末等を供給しながらレーザや電子ビームを照射しながら造形する加工が行なわれている■■■■．一方，ワイヤのような固体供給型の造形は，造形材料の供給密度を向上できるため，体積の大きな造形でも高速にできることが期待できる■■．しかし，ワイヤ溶融のためのエネルギーは熱源から与えるしかないので，高速な造形のためには強力なレーザ等が不可欠である．残念ながら，強力な大出力レーザ発振器は非常に高価であり，レーザの出力だけに頼る高速化■高効率化は実用的とは言えない．そこで本研究では，ワイヤと基板の間に電流を流して加熱するホットワイヤと呼ばれる溶接で用いられる手法■■■■でワイヤを加熱してワイヤ■■造形の高速化■高効率化を試みた．本研究では，レーザを熱源としたホットワイヤ方式のワイヤ造形機を試作した．目標は，すでに市販されている電子ビーム型ワイヤ造形機の造形能力■■に匹敵する造形速度として■■■■■■■■■■以上とした．また，高温材料のインコネル合金での造形も行い，直線や四角，丸のような単純形状の造形で造形能力や精度の評価も行った．なお，本報ではその後の技術開発として，開発したホットワイヤ方式のワイヤ造形機の応用研究として，異材溶接への応用トライアルにつても簡単に報告する． ・■実験装置の概要本研究で用いた実験装置の構成を図図■■に示す．レーザの照射部にワイヤが供給できるようにワイヤ供給口を保持できる造形用ノズルを新作し，それを通じてワイヤ供給機からワイヤが供給される．そして，ホットワイヤ電源およびワイヤ供給機は市販のものを調達し，図■のように接続して試験片とワイヤの間に電流を流した．なお，■■造形するために試験片が固定されているテーブルが■次元に移動する必要があったので，図■に示すように試験片下のテーブルを■■■テーブルとし，このテーブルとレーザ発振器，ホットワイヤ電源を制御して加工する制御コンピュータを通じて実験を行った．本研究で用いた高出力レーザは連続発振で■■■の■■■写写真真位位置置■１．研究の目的と背景２．実験方法３．研究成果／実験成果図図■■ホットワイヤ式ワイヤ造形機のレイアウトレーザで，焦点での集光径は■■■■■である．また，ホットワイヤ電源およびワイヤ供給機は市販のもので，最大電流が■■■■の交流電源である．供給するワイヤについては，材質がステンレス鋼とインコネル■■■であり，ワイヤの直径は■■ ■■のワイヤを供給して積層加工した．加工実験の一方，加工点の挙動の観察においては，加工点の照明に可視光レーザを用いて，その波長が通過するバンドパスフィルタを付けたカメラで観察した．また，ホットワイヤのワイヤ温度の測定はサーモグラフィを用いてワイヤの温度変化を観察した．■・■ホットワイヤのワイヤ温度調査積層加工では，前の積層の上に次の積層を重ねるため，前の層が安定に加工できることが重要である．すなわち，第■層目の積層を安定に行うことが最も重要である．そこで，ホットワイヤ時の温度分布，ホットワイヤ加工時のワイヤや溶融池の挙動など，第■層目におけるホットワイヤの効果を研究した．まずは，ワイヤに電流を流し，加工点であるワイヤと試験片の接点の温度をサーモグラフィで測定した．図図 にその一例を示すが，ワイヤが試験片と接する点で■■■～■ ■■℃を達成した．また，昇温速度はワイヤに流す電流で異なることが確認された．電流が■■■では昇温速度は*産業技術総合研究所 製造技術研究部門 積層加工システム研究グループ 主任研究員N. Seto- 101 -「ホットワイヤ方式によるワイヤ3D造形の■■■■■■■■■■構造粉末を用いたレーザ積層高効率化」 〜開発の概要とその後〜造形チタン材の強化機構の解明瀬渡 直樹*瀬渡直樹Review
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