− 55 −レーザプロセッシングレーザプロセッシングAF-2017237奨励研究助成A（若手研究者）AF-2017238奨励研究助成A（若手研究者）溶接プロセスレーザアシストAr-GMA溶接，溶接プロセス安定化，機械学習KITANO.Houichi@nims.go.jp医療デバイス，生体材料，カスタムメイドインプラントレーザ積層造形法，チタン合金，金属組織，結晶配向，ヤング率todai@mat.niihama-nct.ac.jp物質・材料研究機構 構造材料研究拠点、接合・造型分野、溶接・接合技術グループ 主任研究員新居浜工業高等専門学校 環境材料工学科 准教授北野 萌一當代 光陽レーザアシストAr-GMA溶接における適正レーザ照射条件の明確化と機械学習を応用した適正条件提案システムの構築レーザ積層造形法による純金属混合粉末からの合金造形体作製と集合組織形成溶接部の靭性向上の観点から有効な純Arシールドガスを用いたGMA溶接の不安定化を防止する手法であるレーザアシストAr-GMA溶接では、プロセス不安定化の原因となる金属液柱をレーザにより切断する。安定した切断を達成するためには、レーザ照射位置をワイヤ溶融-未溶融境界とすることが重要であるが、この境界は溶接条件により変化する。本研究では機械学習を活用して、溶接条件とワイヤ溶融-未溶融境界位置の関係データベースから、ワイヤ溶融-未溶融境界位置予測式を構築した。その結果、ワイヤ溶融-未溶融境界位置予測式の構築に使用しなかった溶接条件においても、予測式によりワイヤ溶融-未溶融境界位置を誤差約1mmの精度で予測できた。レーザ金属積層造形法は他の製造プロセスとは一線を画した製造プロセスであり、社会的要求、関心も非常に高い分野であるといえる。とりわけ、少量多品種が求められる医療分野では新しい製造プロセスとして大きな注目を集めいている。本研究では、レーザ金属積層造形法を用いてより簡便に合金造形体が作製できるよう、pre-alloyed粉末を使用せず、純金属粉末の混合粉から合金造形体の開発に挑戦した。その結果、エネルギー密度に着目することで、混合粉から生体用チタン合金の作製に成功した。組織解析の結果、造形体の結晶配向がスキャン速度に依存していることを見出した。さらに凝固現象と結晶配向化メカニズムについて考察し、ヤング率が低減する方位の集合組織までを作りこむことに成功した。
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