− 48 −レーザプロセッシングレーザプロセッシングAF-2020211-B2一般研究開発助成AF-2020212-B2一般研究開発助成Additive Manufacturing，粉末床溶融結合法粉末床溶融結合法，レーザ走査戦略，ドロップレットfurumoto@se.kanazawa-u.ac.jpレーザ積層造形，マルチマテリアル積層造形高出力半導体レーザ，ホットワイヤ，効能率マルチマテリアルAMmotoyama@hiroshima-u.ac.jp金沢大学 設計製造技術研究所 教授広島大学 大学院・先進理工学系科学研究科 教授古本 達明山本 元道PBF-LB/Mでの工程分割によるスパッタレス造形法高出力半導体レーザとホットワイヤ法とを組み合わせた 高能率マルチマテリアルAM技術の開発PBF-LB/Mでの高精度造形技術の確立に向け，粉末床の予備焼結と本造形に工程分割することでスパッタやヒュームの発生を抑制する手法を提案した．自作した装置でレーザ照射部の粉末様相を観察するとともに，商用装置で単ライン造形や面造形を行って工程分割の効果を検討した．その結果，走査速度や粉末床でのビーム径が大きくなると，造形物の形態がラインからドロップレットに変化するが，エネルギ密度が極端に低い条件では，溶融領域周辺のガス流れ場の影響を受けてドロップレットが飛散すること，ドロップレットがベースプレート上に凝着するエネルギ密度は7.0-9.0 J/mm3の範囲であること，ドロップレットが形成される造形条件の範囲では，レーザ照射部の温度に起因した表面張力の違いでレーザ出力が大きい方が小さなドロップレットが分散すること，適切なハッチングピッチを選択することでドロップレットが分散することを明らかとした．一般的な金属粉末を用いたAM（アディティブ・マニュファクチャリング）技術では種々の可能性が検討されており，極一部の高価な材料を用いた小型製品製造には既に適用され始めている．一方，低施工能率，金属粉末の低い溶着効率，欠陥生成リスク，金属粉末の価格，厚肉製品や大型製品への適用が困難などの問題を有しており，今後の一般製品製造への広がりのある適用拡大は望めない．本研究では，高出力半導体レーザとホットワイヤ法を組み合わせたAM技術を検討した．ホットワイヤ法と半導体レーザ熱源とを組み合わせることで，低入熱，高能率な積層造形が可能になると考えられる．さらに，スパッタ・ヒュームの発生や酸化・窒化も大幅に抑制でき，溶着効率はほぼ100%であるため，施工能率は現状のAM手法に比べて10倍以上が実現可能である．本報告では，種々のワイヤでの施工現象観察，適正条件導出を実施した結果について報告する．
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