レーザー粉体ベッド融合

入門レーザー粉体ベッド融合

イマジン レーザーの集束エネルギーを使って、微粉末の層から一層一層、複雑な金属オブジェクトを作り上げる。これはSFではない。レーザー粉末床溶融 (LPBF）は、産業に革命をもたらす画期的な積層造形プロセスである。

LPBFは、パウダーベッドフュージョンとも呼ばれ、レーザービームを使用して金属粉末を溶融し、希望の三次元形状に融合させる一連の技術です。レーザーを正確なオーブンに見立てて、薄い層を一度に1つずつ金属ケーキを焼くようなものだ。

レーザー粉末床融解はどのように機能するのか？

その核心は、LPBFは比較的単純なコンセプトである。金属粉末の薄い層がビルド・プラットフォームに均一に広げられる。高出力のレーザービームが粉末の上を走査し、希望のパターンで粒子を溶かす。レーザーが移動すると、溶けた金属が冷えて固化し、先に融解した層と結合する。このプロセスは、部品全体が造形されるまで繰り返される。

レーザー粉末床融合の種類

基本的な原理は変わらないが、LPBFにはいくつかのバリエーションがあり、それぞれにニュアンスがある：

ダイレクトメタルレーザー焼結（DMLS）： レーザーが金属粉末を部分的に溶かし、粒子間に強力な結合を形成する、広く使われている方法。
選択的レーザー溶融（SLM）： この技法は金属粉末を完全に溶かすため、より緻密で精巧な部品ができる。
電子ビーム溶解（EBM）： レーザーの代わりに電子ビームを使って粉末を溶かす。EBMは、レーザーでの加工が難しい材料によく使われる。

金属粉末レーザー粉体ベッド融合

金属粉末の選択は、LPBFプロジェクトの成功にとって極めて重要です。粉末によって特性が異なり、最終製品の特性に影響を与えます。ここでは、LPBFで使用される一般的な金属粉末を紹介します：

メタルパウダー	説明
ステンレススチール・パウダー	耐食性、強度、耐久性に優れています。様々な産業分野で広く使用されている。
チタンパウダー	高い強度対重量比、生体適合性、優れた耐食性で知られる。航空宇宙および医療用途に最適。
アルミニウムパウダー	軽量で熱伝導性、耐食性に優れる。自動車、航空宇宙産業でよく使用される。
コバルト・クロム粉	高強度、高硬度、耐摩耗性。歯科および医療用インプラントに広く使用されている。
ニッケル合金粉末	高温耐性、耐食性、強度で知られる。航空宇宙およびエネルギー用途に使用される。
銅粉	優れた熱伝導性と電気伝導性。電子機器や熱交換用途に使用される。
インコネル粉末	卓越した耐食性、高温強度、耐酸化性を提供。過酷な環境で使用される。
マレージング・スチール・パウダー	高い強度と靭性で知られる。航空宇宙および防衛用途に使用される。
工具鋼パウダー	優れた硬度、耐摩耗性、靭性を提供。工具や製造用途に使用される。

応用例レーザー粉体ベッド融合

LPBFの多用途性は、様々な業界において可能性の世界を広げました。主な応用分野をいくつかご紹介しましょう：

産業	アプリケーション
航空宇宙	航空機部品、エンジン部品、衛星部品
自動車の	試作、金型、生産部品、軽量部品
医療	インプラント、歯科補綴物、手術器具
エネルギー	タービンブレード、熱交換器、燃料ノズル
石油とガス	ダウンホールツール、ポンプ部品、バルブボディ