（3）敷設厚さの違いによる造形状態への影響 走査速度50 mm/s，レーザ出力を200 ～ 400 Wで変化させ，周波数1000 HzにおけるDuty比と穴の深さの関係を図図6に示す．グラフより3条件ともDuty比40 %が最大値を示している．Duty比が高ければ，穴は深くなる傾向を示し，溶融量が多いと考えられる．以上の結果より走査速度は50 mm/s，Duty比は40 %程度が最適だと判断した． （2）アルミニウム粉末の状態が積層に及ぼす影響 （c）10 mm/s （b）50 mm/s 周波数 Hz 3000 3000 3500 3500 パルス幅mm 1.0×10-4 1.0×10-4 1.1×10-4 1.1×10-4 名称 T1 T2 H1 H2 完成した板材サンプルを内部組織観察用，硬さ試験用，圧縮試験用にファインカッタで3分割する．万能試験機を用いて，圧縮試験用の板材サンプルを板厚の70%まで圧縮する．ただし，実験の安全性を考慮して，板材サンプルに荷かる荷重が10000Nを超えた場合は，厚さが70%まで減少していなくても試験終了とする．圧縮した板材サンプルをファインカッタで縦に半分切断し，全ての板材サンプルを樹脂詰し研磨する．その後，水酸化ナトリウム水溶液を用いてエッチングし，内部組織観察，スの面積測定，ビッカース硬さを測定し，塑性変形による内部組織などの変化を検討する． ピッチ幅 mm 回転角 ° 用に２つに切断し，樹脂詰して研磨した後，水酸化ナトリウムでエッチングして内部組織の観察，ビッカース硬さを測定する． （4）板材の積層 供試材であるAl10SiMg粉末を真空定温乾燥器(YAMATO製)により乾燥させた後，上述のベースプレートの上に170 mの厚さでスキージングした．造形形条件はレーザ出力300 W，走査速度50 mm/s，周波数3500 Hz，パルス幅1.1×10-4 s，Duty比38.5 %で照射範囲は28 mm×18 mmとしレーザを照射するごとに90 °回転させ，高さ10 mmまで積層した．積層造形後，試料を埋め込み装置により樹脂詰めし，自動研磨により鏡面仕上げを施した後，対物顕微鏡(LEICA製)により断面観察を行った． （5）塑性変形が積層造形した板材に与える影響 乾燥させたアルミニウム粉末を約0.2 mm程度の厚さで積層造形を繰り返し，厚さ10 mmの板を造形した．レーザ照射条件は表表6に示すように4種とし，T1,T2,H1,H2と呼称する．各条件において速度は50 mm/s，パワーは300 Wと固定した． 表表6 レーザ照射条件（金属粉末用） 2.3 実験結果と考察 （1）ファイバーレーザによる溶融の状態 ステンレス板にファイバーレーザを照射し，形状及び穴の深さを観察した．図図5にレーザ照射跡の写真を示す．走査速度50 mm/sと10 mm/sの時，連続的にステンレス板を溶融しているのがわかる．周波数1000 Hz以上の場合も走査速度50 mm/sで連続的に金属粉を溶融できる． 図図5 ステンレス板のファイバーレーザ照射跡 図図7，図図8に未乾燥・乾燥の粉末による造形物の内部組織を示す．図7より，未乾燥状態では大きなス(矢印参照)が多数確認されたが，図8より，乾燥状態ではスの拡大を抑制することに成功した． 250 m 150 m 100 m （a）200 mm/s 0.1 0.3 0.1 0.1 30 30 38.5 38.5 Duty比 % 45 15 90 45 図図7 未乾燥状態 次に図図9，図図10，図図11に積層厚さを変えた時の結果を示す．図9より，厚さが約0.5 mmの時は積層表面には無数の凹凸が目立つ結果となったが，図10より，厚さを約0.2 mmで積層した時は凹凸が抑えられ，積層表面を滑らかにする事ができた．また，積層造形物内部に生じるスも比較的抑えることができた． （4）板材の積層 図図12に作製した造形物及び造形物の断面を示す．造形物の形状は山型となり表面は凸凹していた．山型になった図図6 Duty比と穴の深さの関係 100 m 図図8 乾燥状態 図図9 敷設厚さ0.5 mm 図図10 敷設厚さ0.2 mm 図図11 敷設厚さ0.1 mm 100 m 100 m 100 m 100 m − 173 −
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