4. 山梨大学 差替え 阿部壮志先生 - jst...• 出願番号 ：特願2016-160413 •...
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ワイヤ＋アーク放電を用いたアディティブ・マニュファクチャリング技術の開発
山梨大学 工学域 機械工学系
助教 阿部 壮志
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技術進歩と市場の拡大
アディティブ・マニュファクチャリング技術
３Dプリンタ
等高線上に分割 1層ずつ積層
複雑形状を直接造形
CADデータ
外観・質感の評価 個人用 産業用
試作品 多品種少量生産
樹脂材料 金属材料
Additive Manufacturing(AM)，付加加工
http://4.bp.blogspot.com/-oc0Mun1AaWc/Tvy-zuDbN2I/AAAAAAAABPA/6tpi1y5UX5Q/s640/aprilia_ram1000_model_02.jpg http://i.gzn.jp/img/2012/09/27/high-resolution-desktop-3d-printer/00_m.jpg
http://www.dpaonthenet.net/global/showimage/Article/67269/https://3dprint.com/wp-content/uploads/2014/06/leap-engine-additive-fuel-nozzle.jpg
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粉末床溶融結合(Powder bed fusion)
金属AMの種類と特徴
粉末材料を薄く敷き詰める
レーザ・電子ビームにより溶融
指向性エネルギー堆積（DED）
ノズルから熱エネルギー・材料を射出
溶融金属を滴下・堆積材料
ビーム
高精度良好な表面粗さ
造形速度 高大型化はストローク依存
大型造形
小型造形
肉盛溶接技術を応用
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造形能率
積層ピッチ
ワイヤ＋アーク
粉体＋レーザ
粉末床溶融結合
ワイヤ＋電子ビーム
レーザ電子ビーム
指向性エネルギー堆積
高能率
高精度
金属AMの種類と特徴
小大
低 高
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ワイヤ＋アーク放電によるAM
チタン，ニッケル基耐熱合金など市販の多種金属を使用可能装置・材料コストがレーザ×粉体式の1/10造形速度：250cm3/h~
ワイヤ材料・アーク放電を用いて金属を溶融・積層
指向性エネルギー堆積 アーク溶接技術
ワイヤ＋アーク放電によるAM
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サブストレート
X
Y
Z
冷却タンク
溶接トーチ
NC制御装置 アーク溶接装置
アーク
数値制御
溶融池
溶接電源
溶接トーチ
溶融金属
シールドガス
溶接ワイヤ
トーチ先端で金属を溶融しサブストレート上に堆積
ワイヤ＋アーク放電によるAM
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使用材料：アルミニウム合金，（造形時間40分） 250cm3/h~
ワイヤ＋アーク放電によるAM 造形例
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難削材を用いた製品の少量生産や試作
高強度・軽量材料消費・工具コスト削減
大型金型の補修
例）航空機部品
例）プレス金型，ダイカスト金型
補修プロセスの自動化
想定される用途
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CAD
制御点
積層経路
最適な積層条件
トーチ送り速度溶接電流溶接電圧ワイヤ送給速度 …
NCデータ
Gコード
CAMの計算フロー
積層経路
従来技術と問題点
試行NCデータ
Gコード
積層条件の修正
積層条件決定のため試行が必要目標形状によって造形精度が低下
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CAD 造形形状シミュレータ
制御点
積層経路
最適な積層条件
トーチ送り速度溶接電流溶接電圧ワイヤ送給速度 …
NCデータ
Gコード
CAMの計算フロー
造形精度の向上試行回数の低減
積層経路
新技術の特徴・従来技術との比較
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実用化に向けた課題
具体的なアプリケーションを設定
材料，条件データベースを作成
製品の精度，機械的特性などのテスト
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企業への期待
今後は具体的なアプリケーションを設定し，実用化に向けた造形実験や製品性能試験を実施したい
独自の加工技術開発，AM技術適用のための設計手法の確立により自社製品へ適用を目指す共同研究を希望
本技術の実用化・優位性を確立するためには加工技術開発だけでなくAM技術の特徴を活かした製品設計も必要
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本技術に関する知的財産権
• 発明の名称 ：三次元造形物の造形方法、
三次元造形装置用の設定データ
作成装置および三次元造形装置用の設定データ作成プログラム
• 出願番号 ：特願2016-160413• 出願人 ：山梨大学、東京農工大学
• 発明者 ：阿部壮志、笹原弘之（東京農工大学）
