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金属をレーザーでかき混ぜて3Dプリント、作りにくい合金を生む新手法

3Dプリント中の溶けた金属を、レーザーでかき混ぜて作りにくい合金を作る新しい手法を、アメリカのNIST(米国立標準技術研究所)の研究チームが開発した。成果は学術誌Additive Manufacturingに掲載された。

金属は、複数を混ぜ合わせた「合金」にすることで、強さや軽さ、さびにくさなどの性質を調整できる。近年注目されるのが、数種類の金属をほぼ同じ割合で混ぜた「高エントロピー合金(HEA)」だ。1つの主成分に少量の別の金属を加える従来の合金とは違い、性質を大きく変えられる。ただ、溶かして固める鋳造などの方法では、金属がうまく混ざらず作りにくい。

研究チームは、金属の粉や線をレーザーで溶かして1層ずつ積む金属3Dプリントに目を付けた。レーザーの当て方を工夫し、溶けた金属の中をぐるぐると動かすことで、異なる金属を原子のレベルでよく混ぜ合わせる。かき混ぜる調理器具になぞらえて「レーザーの泡立て器」と呼ぶ。

うまく混ざったかを確かめるため、X線を当てて、金属が溶けて固まる様子を1秒に満たない短い時間で観察し、電子顕微鏡で固まった後の状態も調べた。研究者は、鋳造では難しかったHEAの部品を、金属3Dプリントで作る道が開けるとしている。

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FabScene編集部

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