文責：門井洸衛(2024年度M2)
金属3Dプリンター造形品は，異方性(力をかける方向次第で強度が異なる性質)が課題でした．材料に「ヘテロ凝固核」と呼ばれる物質を添加することで結晶組織を等軸微細に変化させ，異方性が解消できます．この技術は金属3Dプリンターの活躍機会を広げる画期的なものとして注目を集めていますが，未解明な点が多く実用化には至っていません．
本研究班はJAXAを初めとした多くの研究機関とともに，ISS-ELF(国際宇宙ステーション-静電浮遊炉：International Space Station – Electro Static Levitation Furnace)と呼ばれる実験装置を使用し，この現象のメカニズム解明を行うことを目的としています．ISS-ELFは，静電気力で試料を浮遊させた状態でレーザーによる溶融・凝固実験が行える実験装置です．試料を浮遊させることによりヘテロ凝固核以外に由来する凝固要因を排除できます．この結果を，ミクロ組織分析やシミュレーション等で多角的に解析することで理論の体系化を目指しています．本研究で得られた成果を通じて金属3Dプリンターをより広く産業利用するための，ヘテロ凝固核による組織制御が可能になります．
共同研究先URL
五十音順に記載
株式会社エイ・イー・エス（AES） ：http://www.aes.co.jp/
宇宙航空研究開発機構（JAXA） ：https://www.jaxa.jp/
千葉工業大学 ：https://www.it-chiba.ac.jp/
東京都市大学 ：https://www.tcu.ac.jp/
名古屋工業大学 ：https://www.nitech.ac.jp/
株式会社Henry Monitor ：https://henrymonitor.com/
図1. 金属3Dプリンター造形品の異方性
図2. ヘテロ凝固核の添加による結晶粒微細化
図3. 静電浮遊炉の概略図
代表論文
Chihiro HANADA , Hirokazu AOKI, Yuto UEDA, Koei KADOI, Yuji MABUCHI, Kanae YONEDA, Motoko YAMADA, Hisashi SATO, Yoshimi WATANABE, Yuma HARADA, Shumpei OZAWA, Shizuka NAKANO, Chihiro KOYAMA, Hirohisa ODA, Takehiko ISHIKAWA, Yuki WATANABE, Taro SHIMAOKA, and Shinsuke SUZUKI, “Suppression of Bubble Formation in Levitated Molten Samples of Ti6Al4V with TiC for Hetero-3D at the International Space Station (ISS)”, International Journal of Microgravity Science and Application, 40(2023)400301, DOI:10.15011/jasma.40.400301. Yuji MABUCHI , Chihiro HANADA, Yuto UEDA, Koei KADOI, Hirokazu AOKI, Ryosei SAGUCHI, Motoko YAMADA, Hisashi SATO, Yoshimi WATANABE, Shumpei OZAWA, Suguru SHIRATORI, Shizuka NAKANO, Chihiro KOYAMA, Hirohisa ODA, Takehiko ISHIKAWA, Yuki WATANABE, and Shinsuke SUZUKI, “Analysis Method for Recalescence Time Obtained Using High-Speed Camera for Solidification Experiments at the Electrostatic Levitation Furnace in the International Space Station”, International Journal of Microgravity Science and Application, 41(2024)410101, DOI:10.15011/jasma.41.410101.
(2024/04/08 更新)