Creation of flame spray melting modeling method with low Peclet number field for metallic and inorganic 3D printing

创建用于金属和无机3D打印的低佩克莱数场火焰喷射熔融建模方法

基本信息

批准号：
22K03953
负责人：
平沢太郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

対流の影響が小さく分子拡散や熱伝導の効果が大きくなる低ペクレ数場の高発熱密度の微小拡散火炎では，火炎内は局所的に高温になるが発熱量は低い．この局所的に高温になる火炎を用いることで，火炎内で金属・無機粒子を融解し，積層表面に接触した粒子の凝固・積層が可能であることが見いだされた．本研究は，この低ペクレ数場の気相反応系、伝熱系、相変化系の理解を深めながら，「低ペクレ数場の燃焼がもたらす火炎噴霧融解造形」という新たな金属・無機材料の造形手法の基盤を創成することを目的としたものである.一年目である本年度は，特に現在金属3Dプリンティングで利用されているレーザーや電子線による造形手法と異なる点，すなわち低ペクレ数場の火炎噴霧融解造形法の特徴を明らかにすることにも重点を置きながら，融解と積層の基礎特性を把握する実験を実施した．まずその基礎特性として棒状の積層を行い，その積層物の長さの増加速度，すなわち積層速度を測定した．さらに，SEM（走査型電子顕微鏡）やEDX（エネルギー分散型X線分光法）を用いて造形された表面の評価を行った．積層用粒子として，SUS304をはじめ複数の材質の粒子を空気流に供給し，材質による積層特性の違いについても観測を行った．積層物表面は，積層面の火炎内での位置で異なる微細構造を持つこと，火炎内の特定の位置に積層面を保持することで，特定の微細構造を連続して積層できることなどを明らかにすることができた．

在低卵石场中具有高热密度的微扩散火焰中，对流和大分子扩散和热传导的效果低，火焰内部的温度在局部高，但热量产生量很低。发现通过使用这种局部高温火焰，可以在火焰中融化金属和无机颗粒，并且与层压表面接触的颗粒可以固化并层压。这项研究旨在加深我们对气相反应系统，传热系统以及低pec骨场的相变系统的理解，同时为新的金属和无机材料建模方法创造了一个称为“火焰喷雾熔化熔化成型方法”的基础。在今年的第一年，我们进行了一项实验，以了解熔化和层压的基本特征，重点是阐明当前在金属3D打印中使用的激光和电子束建模方法的差异，即低peceple场中火焰喷雾熔化方法的特征。首先，通过层压杆状层进行基本特征，以及测量层压板的长度增加的速率，即测量层压速度。此外，使用SEM（扫描电子显微镜）和EDX（能量色散X射线光谱）形成了表面。将包括SUS304在内的多种材料的颗粒作为层压颗粒提供给空气流，并根据材料观察到层压特性的差异。可以澄清的是，层压板的表面在火焰中层压表面的位置具有不同的微观结构，并且可以通过将层压表面固定在火焰中的特定位置来连续层压。