4. 平滑化による強度向上 aPM度強張引みずひ断破率性弾1インチあたりのパルス数mμ aR②-3101.68.8735.620350①-338.18.874.8101500 %0 aPM− 263 −25.05.01.00.2500図１０ 加工後の寸法変化 4.1 試験片の作製と強度試験方法 試料表面を平滑化することで，破壊につながるクラックが発生しにくくなると予想される．すなわち，平滑化と同時に造形物の機械的性質向上が図れていると推測し，引張試験による確認を行った．樹脂のAM造形品は，配置方向で強度や伸びの異方性が出ることがわかっている5)．そこで本章では，図６における試料a，bと同じ方向で短冊形状を造形し，側面を切削することで図１１に示すJIS K7139短縮試験片を製作した．作製した試験片は，表５に示す条件を用い，表面と裏面を平滑化した．引張試験機(TENSILON RTF-1210)を用い，JIS K7161に準拠した実験を行った．クロスヘッドの引張速度は2mm/sとした． 4.2 実験結果および考察 引張試験の結果を図１２に示す．平滑化した配置方向がaの試験片の引張強度は，予想と反して加工前よりも1割程度低下する傾向となった．対して配置方向がbの試験片は，平滑化することで1割程度強度が向上した．レーザ加工によって材料が劣化した可能性が考えられるが，配置方向がbの試験片は，積層段差に生ずる応力集中が支配的であり，平滑化により緩和されることで強度が向上したと考えられる． 一方で破断ひずみは，配置方向がa，bの試験片ともに平滑化した試験片のほうが高い値を示した．表面での応力集中が起こりにくいことによって，クラックが入りにくく伸びやすかったのではないかと推測される．配置方向がaとbの試験片の強度比で比較すると，未加工の条件が54%であるのに対して，条件Dで65%，条件Eで68%となった．この結果から積層方向による機械的性質の異方性は，試料表面を平滑化することで改善した．これは配置方向がbの試験片の強度が向上したことと，配置方向がaの試験片の強度が低下した影響である． 弾性率は，引張強度と同様の傾向を示した．配置方向がaの試験片は，条件②-3で顕著に低下していることが確認できる．配置方向がaの試料では，平滑化後に破断ひずみが伸びているにもかかわらず，強度同様に弾性率が低下している事から，加工部の樹脂が変質もしくは劣化した可能性が高い．本現象の解明は今後の研究課題とする． 加工部の深さμmS=203μmS=101μmS=50μm10001500200035.030.025.020.015.010.05.00.012.010.08.06.04.02.00.0200015001000500図１１ 試験片の寸法 表５ 平滑化の条件 条件レンズ焦点距離[mm]走査速度[mm/s]デフォーカス距離[mm]走査線間隔[μm]レーザ出力[W]試料a試料a試料a図１２ 引張試験の結果 a) 引張強度 b) 破断ひずみ c) 弾性率 1000平滑化なし条件①-3条件②-3試料b平滑化なし条件①-3条件②-3試料b平滑化なし条件①-3条件②-3試料b
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