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TPU、チタン航空機部品を3Dプリンティング

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November, 8, 2017, Tomsk--トムスク工科大学(Tomsk Polytechnic University)の物理学者は、アディティブマニュファクチャリングをベースにしてチタン合金から水素耐性の製品を造ることに取り組んでいる。その技術を使う金属製品の生産では、確実に材料消費が少なくなり、複雑な形状の製品の開発も可能になる。

現在、チタン製品は、その強度のために航空機製造に広く用いられている。したがってチタン部品は、最新の民間航空機の15-20%を占める。今日、これらのパーツは伝統的な工場で製造されている。RSF助成金の枠で、TPU研究チームは、進んだ積層造形技術を利用することでチタン部品の利点を示すことに取り組んでいる。
 TPU研究チームは、BT6およびBT9チタン合金から航空機部品をプリントすることを計画している。BT6は、ロシアで製造され普及している材料。BT9は、TPUが結晶チタンから得ようとしているもの。
 「これらの材料の特性から、航空機製造に適用されているので、研究チームはこれらの材料を研究に選んでいる。BT6は、運用中に高温、腐食媒体、大気水素の飽和にさらされるタービン部品の製造に使用されている」と、プロジェクトの研究リーダー、Natalia Pushilina氏は説明している。
 研究チームによると、チタン合金の3Dプリンティングは、鋳造工程とは違い、どんな構成の部品でも造れ、最も複雑なものでも、遙かに少ない材料消費で製造できるアディティブマニュファクチャリングに依存している。
「チタン合金は、加工が非常に難しい。したがって、標準的な技術を使って複雑な形状の部品を造るのは極めて困難である。3Dプリンティング技術ではどんな部品でもプリントできる。この点は、1日に大量の製品を鋳造する工場でサポートされている量産に勝る。われわれの目標は、チタンから個々の複雑な部品をプリントするための技術の開発である」と一般物理学部のViktor Kudiyarov氏は話している。
 TPUの研究チームは、様々なプリントパラメータと製造された製品の特性との間にあるパタンを明らかにしようとしている。全体で、10を超えるパラメータを特定した。それらを変えることで、様々な特性を持つ製品が得られる。その将来技術の重要な部分は、製品の表面層の勾配構造の実現である。
「われわれの技術は、均一な厚さを持つ部品、修正された表面層を持つ部品の製造を可能にする。上の層の変更は、製品の特性を改善する。例えば、製品の腐食耐性、水素耐性が向上する」とViktor Kudiyarov氏は話している。
 現在、製品のそうした修正には、追加の製造加工が必要である。まず、均一な部品を造り、コーティングを加える。TPUの研究チームが開発した技術は、これら2つの工程を統合する。改良された層で、詳細部分が直ちにプリントされる。
 プロジェクトは、TPUで行われ、一般物理学部のチームが、得られたサンプルの様々な技術モードと特性を研究し、一方3Dプリンティングは、科学・教育センタModern Production Technologiesで行われることになっている。