金属3Dプリンター用ステンレス鋼粉末で新材料を開発
名古屋工業大学と東京都立産業技術研究センターの共同研究グループが、従来の粉末と比べ、小さいエネルギー密度で高速造形が可能かつ、強度面も向上した3Dプリンター用ステンレス鋼粉末を開発した。
将来的には骨接合材、脊髄固定器具、人工関節、骨頭など、医療分野への応用が期待される。
（画像は開発したステンレス鋼粉末を用いて造形した名古屋工業大学学章メダル 出展：名古屋工業大学）
ステンレス鋼粉末の開発背景
金属3Dプリンティングにおいては、以前からステンレス鋼の優れた強度と耐食性が注目されており、すでに3Dプリンター用の素材となるステンレス鋼粉末は存在している。しかし、金属素材は3Dプリント時に溶融や凝固の過程を経るため、粉末の溶け残りや、冷却時に体積が収縮することによる内部空孔の発生などの課題があった。
今回新たに開発されたステンレス鋼粉末は、従来のステンレス鋼粉末で造形したものと比較すると、特に高速造形において課題をクリアするものとなった。
ステンレス鋼粉末の特徴
具体的には、スキャン速度と相対密度、エネルギー密度と相対密度の点が挙げられる。
従来品ではスキャン速度、つまり造形速度を速くするとその分、造形物の密度が低くもろいものになりがちだったが、今回開発されたステンレス鋼粉末では、造形速度を上げても従来品ほど相対密度が減少しない。これは、強度面の性能が向上したことを示す。ステンレス鋼粉末であっても、強度を気にせず高速造形が可能になる。
また、エネルギー密度を下げても、相対密度があまり低下しない点も大きな特徴だ。これは、同じ大きさの造形物を作成するにあたって、従来よりも小さいエネルギーしか必要としないことを示す。つまり、3Dプリント時の省エネルギー化につなげられることになる。
今回のステンレス鋼粉末開発にあたって用いられた理論は、さまざまな金属や合金素材にも応用可能であることが特徴だ。今後は、他のステンレス鋼や合金系など3Dプリンティング技術に応用が期待される他の金属あるいは合金についても調査を行っていくとのこと。
3Dプリンター用の金属素材の開発
金属3Dプリンティングにおいて、ステンレス同様に需要の高い素材が「銅」だ。銅は熱伝導率の高さ、導電性の高さにおいて優れており、しかも比較的安価に入手できる点で注目されている。ShareLabNEWSでは、過去に3Dプリンター素材として、銅をテーマにした記事を発表している。こちらもぜひ参照してほしい。
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