②-1101.68.87①-138.18.87− 259 −ある．この粗さは，積層段差や粉末材料の使用によって発生し，外観劣化や，摺動性悪化，強度低下といった点で製品として適していない．この粗さを処理するには後加工が必要であり，課題となっている．現在ではサンドペーパーを用いた手作業で研磨処理しており，生産効率が極めて悪い1)．また処理の具合が毎回異なるため，厳密に言えば同一のものを生産できないといった欠点もある．表面処理技術は従来，研削や研磨，切削加工が用いられ，一部自動化されている．しかしAM技術に対して従来方法では，工具形状の関係などから，エッジや自由形状を処理できない場合が多い．すなわち，第三の加工法とも呼ばれる画期的なAM技術ではあるが，表面処理技術の未確立が，製品製造にあたっての大きな障害となっている． 一方，AM技術の表面処理法として，レーザによる表面改質が報告されており興味深い2) 3)．レーザは工具形状等を考慮する必要がなく，表面のみを処理できるため，形状自由度の高い部品の作製を得意とするAM技術に対して有効であると考えられる．しかしながら非接触加工であるゆえに，部材ごとに改質条件の探索が必要であるが，過去の報告は金属を対象としており，樹脂に対する検討はほとんど行われていない．本研究では，AM技術のメリットをさらに生かし，製品製造を促進させることを目的として，レーザによる樹脂AM品に対する表面平滑化を提案した．まず材料の加工特性を把握するための実験を行い，探索した条件で平滑化を実施したので報告する． 2.1 単線加工による実験方法 実際にレーザを照射して平滑化する場合は，単線加工を繰り（地独）東京都立産業技術研究センター 事業化支援本部技術開発支援部 キーワード：付加製造，レーザ焼結，レーザ研磨 １．研究の目的と背景 近年，積層造形装置は3Dプリンタと呼ばれ，様々な業界・業種で急速な普及・利用が始まっている．ASTM Internationalにおいては，この加工法をAM（Additive Manufacturing）として規格化した．AM技術のなかでもレーザ焼結は，射出成形品に近い強度，靱性，耐久性を持った部品を製作することができる．さらにワークスペース内にデータを3次元的，多段的に配置できるため，少量であれば金型よりも安く，早く生産することができる．しかしAM技術の現状の活用方法は，機能・意匠モデル等，試作までである．これは，部品表面の粗さが問題となるためで２．加工特性の把握 副主任研究員 山内 友貴 (平成26年度奨励研究助成 AF-2014224) 返し行うラスタ走査により面の加工をするが，その単線の幅や深さが重要な要素である．本項では，樹脂AM試料への加工特性を把握するため，レーザを走査し加工部の観察を行った．加工する単線は，より広い幅で，ごく表層のみが溶融する条件が理想である．この条件を探索するため，本研究ではレーザの焦点をデフォーカスすることを試みた．加工には，ポリアミドへの吸収率が高いCO2レーザ(トロテック社製Speedy 400 flexx)を用いた．加工条件を表１に示す．焦点距離の異なる2種類のレンズを使用し，それぞれレーザ出力，デフォーカス距離を変化させて実験を行った．デフォーカス時のビーム直径は，まず(1)式で焦点におけるビーム直径φ(0)を求め，Z mmデフォーカスさせた場合のビーム直径φ(z)を(2)式4)より算出した．このときλはレーザ波長で10.6μm，fは焦点距離，M2 = 1.2，Dを集光前の直径とした．焦点におけるビーム直径は，条件①で約250μm，②で約660μmである．デフォーカス距離を調整し，加工部の焦点直径をおよそ1000μm，2000μm，4000μmとした． レンズ焦点距離[mm]走査速度[mm/s]デフォーカス距離(Z) レーザ出力[W]1インチあたりの 試料は，平均粒径50μmのPA11粉末(アスペクト社製Aspex-FPA)を，造形機(アスペクト社製RaFaEl-300F)でレーザ焼結した．試料は70mm×30mm×2mmとして，積層方向に厚さ(2mm)方向を配置した．加工する面は70mm×30mmの面とした． 加工後の評価は，肉眼での目視とSEM(日立ハイテクノロジー表１ 実験条件 条件パルス数0.0,1.9, 4.8, 9.5[mm]10,30, 50, 70, 90(1) (2) 0.0,14.2, 35.6, 71.21000粉末焼結法による積層造形品へのレーザ表面改質技術の探索 ()=4 8()()=
元のページ ../index.html#269