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WAAM技術を支える低入熱・極低スパッタ溶接法

株式会社 ダイヘン
惠 良 哲 生

1. はじめに

ものづくりの最先端技術のひとつとして、3Dデジタルモデルに基づき材料を1層ずつ重ねて三次元造形物を作成する製造プロセスが着目されている。この三次元の積層造形法は、3Dプリンタ、AM(Additive Manufacturing)とも称されているが、本稿ではAMに統一して用いる。AMの研究開発及び実用化は欧米で積極的に進められてきたが、日本では2014年に技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構(Technology Research Association for Future Additive Manufacturing:TRAFAM)が、①次世代型産業用3Dプリンタ技術開発、②積層造形装置の開発を目的として設立されたものの、WAAMを対象とした研究開発及び実用化例は数少ない。

AM技術を材料、プロセス、熱源で分類すると図1のようである。材料としては、積層材料としてパウダ(粉末)を用いる場合と、アーク溶接のようにフィラワイヤを用いる場合に大別できる。積層プロセスの一つはPBF(Powder Bed Fusion):粉末床溶融結合法であり、後述する熱源を用いて敷き詰めた粉末材料の指定部分に熱源を照射・焼結して 三次元造形物を作成する方式である。他方は、DED(Direct Energy Deposition):指向性エネルギー堆積法であり、粉末やフィラメント状の金属を後述する指向性がある熱源で加熱・溶融し、三次元造形物を作成する方式である。熱源別には、PBFで用いられるSLM(Selective Laser Melting)、EBM(Electron Beam Melting)が、DEDで用いられるLMD(Laser Metal Deposition)、WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)等が挙げられる。本稿では、図中赤線で示されたWAAM技術を支える熱源としてのアーク溶接法について紹介する。

図1 AM分類例


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