東北大など、3Dプリンターで鉄・アルミの金属間化合物形成を抑制

異種材使いやすく

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  試作したサスペンションタワー、トポロジ－最適化で設計した形状も3Dプリンターなら製造できる（東北大提供）

東北大学の山中謙太准教授と任勝均特任助教、千葉晶彦特任教授らは、金属３Ｄプリンターで鉄とアルミニウムの金属間化合物形成を抑える技術を開発した。金属間化合物はもろく、鉄とアルミの接合強度を著しく下げる。抑制できると自動車や航空機などに異種材を使いやすくなる。実際に実物大の自動車部品を試作した。車両の軽量化や燃費向上につなげていく。

金属粉末を敷き詰めてレーザーで溶融凝固させるレーザー粉末床溶融結合（Ｌ―ＰＢＦ）式の３Ｄプリンターの造形条件を最適化した。炭素鋼基板の上にアルミ合金粉末を敷き詰め造形する。

実験ではレーザーの走査速度を上げると金属間化合物形成が抑えられた。秒速６５０ミリメートルの条件では鉄とアルミの界面に金属間化合物は見られなかった。引張試験ではアルミ合金と同等の降伏強度が得られ、接合部で強度が損なわれていないと実証できた。

これは溶質トラッピングという現象によって起こる。レーザーの走査速度を上げて固液界面を急速に動かすと固相と液相の元素が混じりにくくなる。シミュレーションでも確かめられた。

日本積層造形（宮城県多賀城市）と実物大の自動車サスペンションタワーを試作した。実用化に向けて自動車メーカーなどとの共同研究につなげる。