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．

在生热密度高、佩克莱数场低的微扩散火焰中，对流的影响较小，分子扩散和热传导的影响较大，火焰内部的温度局部较高，但量产生的热量低。发现通过使用该局部高温火焰，可以在火焰内熔化金属和无机颗粒，并使与层压表面接触的颗粒固化并堆叠。本研究旨在加深对低佩克莱数场的气相反应系统、传热系统和相变系统的理解，并开发称为“低佩克莱特燃烧带来的火焰喷射熔融模型”的新型金属和无机材料数字字段。”目的是为建模方法奠定基础。今年，第一年，特别是，我们重点阐明了低佩克莱数场火焰喷射熔化建模的特征，这与目前金属3D打印中使用的激光和电子束建模方法不同，我们进行了实验以了解层压的基本特征。。首先，作为基本特性，我们进行条形堆叠并测量堆叠长度的增加率，即堆叠速度。此外，我们使用 SEM（扫描电子显微镜）和 EDX（能量色散 X 射线光谱）评估了印刷表面。将SUS304等多种材料的粒子作为层压用粒子供给到气流中，观察了不同材料的层压特性的差异。可知，根据层叠体表面在火焰内的位置，层叠体的表面具有不同的微细结构，通过将层叠体表面保持在火焰内的特定位置，可以连续层叠特定的微细结构。能够。