3Dプリンティングとは何か？
3Dプリンティングは積層造形とも呼ばれ、デジタルモデルによってあらゆる形状の3次元立体を迅速に実現するプロセスである。3Dプリンティングの本質は、コンピューター支援設計ソフトウェアによって特定の加工様式の一連のデジタルスライスを編集してデジタルモデルファイルを生成し、特定の造形装置、すなわち3Dプリンターを用いて、モデル図面の寸法に合わせて特定の添加剤を結合材料として使用し、粉末、液体、またはフィラメントの形態で固体の金属粉末または可鍛性の高い物質を作ることである。層状に加工し、原料が溶けるように成形を積み重ね、これらの薄い層を層ごとに増やしていき、最終的にリアルで立体的なソリッド・オブジェクトを「プリント」する。
3Dプリンティング材料
3Dプリンティング業界の世界的な第一人者は、3Dプリンティング用の金属粉末を1mm以下の金属粒子群と定義しています。これには、単一の金属粉末、合金粉末、金属特性を持つ特定の耐火性化合物粉末合金、青銅合金、工業用鋼、ステンレス鋼、チタン合金、ニッケルアルミニウム合金が含まれます。しかし、3Dプリンティング用の金属粉末は、良好な可塑性に加えて、微細な粒子径、狭い粒度分布、高い真球度、良好な流動性、高い見かけ密度という要件も満たす必要があります。
金属粉末の粒子形状、粒子径、およびその分布が3Dプリント完成品に及ぼす影響
金属粉末の調製プロセスでは、粉末粒子は、球状、亜球状、多角形、多孔質スポンジ状、樹枝状など、調製方法の違いによってさまざまな形状をとる。粉末の粒子形状は、粉末の流動性と嵩密度に直接影響し、ひいては調製された金属部品の特性に影響を与える。
球状またはほぼ球状の粉末は流動性が良く、印刷中に粉末供給システムに詰まりにくく、薄い層に広げることができるため、3D印刷部品の寸法精度や表面品質、部品の密度や組織の均一性が向上し、3D印刷に好ましい原料形状タイプとなっている。しかし、球状粉末は粒子の充填密度が低く、空隙が大きいため、パーツの密度が低くなり、成形品質にも影響することに留意すべきである。
金属粉末は粒径が小さいほど比表面積が大きくなり、焼結の駆動力が大きくなるため、円滑な焼結に寄与する。さらに、微粉末粒子間の空隙が小さく、隣接する層状粉末間の結合が密であるため、焼結緻密化および焼結強度の向上に寄与する。また、金属粉末の小粒子は大粒子の空隙を埋めることができるため、粉末の積層密度を向上させることができ、印刷金属部品の表面品質や強度の向上に寄与する。しかし、粒子が細かければ細かいほど良いというわけではなく、細かすぎる粒子は焼結過程で「球状化」現象が現れやすく、積層粉末の厚みが不均一になりやすい。いわゆる "球状化 "現象は、すなわち、溶融金属液体表面とシステムの周囲のメディア表面は、表面張力の作用の下で、最小の自由エネルギーを持つようにするために、現象の球状表面への金属液体表面の形状。スフェロイド化」は通常、金属粉が溶融後に凝固して連続した滑らかなプールを形成することを妨げ、その結果、緩く多孔質の部品を形成し、成形不良を引き起こす。
