金属3Dプリンターの造形物は、航空宇宙分野や医療分野、自動車分野など、すでにさまざまな分野で用いられています。
鋳造や鍛造などの従来工法と比べて、金属3Dプリンティング技術(金属積層造形技術)により造形したモノの強度について不安を抱く方は多いですが、日本積層造形株式会社 / JAMPT(ジャンプ)の保有する電子ビーム方式(EB-PBF)およびレーザー方式(L-PBF)は金属粉末を溶融・凝固させて造形するため、鋳造品や鍛造品と比べても同等か、より優れた機械的特性を示すケースがあります。
材料 | 装置 | |
---|---|---|
EB-PBF (電子ビーム方式) | L-PBF (レーザー方式)※1 | |
Ti合金 Ti-6Al-4V | 〇 | 〇 |
純Ti Grade-2V | 〇 | 〇 |
Ni基合金 インコネル718 | 〇※2 | 〇※2 |
Ni基合金 インコネル625 | 〇 | 〇 |
SUS鋼 SUS316L | △ | 〇 |
マルエージング鋼 | △ | 〇※3 |
AL合金 Al-10Si-Mg | △ | 〇 |
Co基合金 CoCr | 〇 | 〇 |
純Cu | 〇 | × |
W | 〇 | × |
※1:残留応力除去の熱処理が必要※2:溶体化処理・時効処理が必要※3:時効処理が必要
L-PBF:レーザー方式 金属3Dプリンター、EB-PBF:電子ビーム方式 金属3Dプリンター
チタン合金 Ti-6Al-4Vは軽量で強度が強く、錆びにくい特徴があります。
さらに、熱伝導率も小さく非磁性であることから、航空宇宙分野や医療分野に多く使用される金属です。
鋼種ならびに 加工プロセス等 | 引張強度 (MPa) | 耐力 (MPa) | 伸び (%) | 規格・データ 出典等 |
---|---|---|---|---|
鍛造 | 895以上 | 825以上 | 10以上 | JISH4657 60種(TAF6400) |
鋳造 | 895以上 | 825以上 | 6以上 | JISH5801 60種(TAC6400) |
L-PBF (当社実績値) | 1210 | 1130 | 10.4 | Concept Laser社 M2 |
EB-PBF (当社実績値) | 1051 | 996 | 15.4 | Arcam社 A2X |
純チタンGrade-2は、中程度の強度と高い延性を持つ金属です。
幅広い用途で使用され、例えば、航空機体などのエンジン部材や化学工業用機器、医療機器の一部などに使用されています。
鋼種ならびに 加工プロセス等 | 引張強度 (MPa) | 耐力 (MPa) | 伸び (%) | 規格・データ 出典等 |
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鍛造 | 340-510 | 215以上 | 23以上 | JISH4657 2種(TF340) |
鋳造 | 340以上 | 215以上 | 15以上 | JISH5801 2種(TC340) |
L-PBF(当社実績値) | 669 | 582 | 29 | Concept Laser社 M2 |
EB-PBF | 570 | 540 | 21 | TRAFAM* |
*技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構(TRAFAM)発行の基礎データ資料
ニッケル基合金のインコネル718は、ニッケルを主体にクロムや鉄、炭素などを加えたニッケル合金です。
高温強度と耐食性に優れ、航空機やガスタービン、ロケットエンジン部品、人工衛星部品などに使用されています。
鋼種ならびに 加工プロセス等 | 引張強度 (MPa) | 耐力 (MPa) | 伸び (%) | 規格・データ 出典等 |
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丸棒(径100mm以下) | 1280以上 | 1035以上 | 12以上 | JISG4901 NCF718 固溶化熱処理後時効処理(H) |
板(25mm以下) | 1240以上 | 1035以上 | 12以上 | JISG4902 NCF718 固溶化熱処理後時効処理(H) |
L-PBF | 1250 | 1000 | 12 | 装置メーカーデータシート(熱処理後) |
EB-PBF | 1240 | 920 | 12 | 装置メーカーデータシート(熱処理後) |
ニッケル基合金のインコネル625は、ニッケルを主体にクロムやモリブデン、ニオブなどを加えたニッケル合金です。
上記のニッケル基合金 インコネル718と同様に高温強度や耐食性が高く、航空宇宙分野のエンジン部品などに使用されることが多いです。
鋼種ならびに 加工プロセス等 | 引張強度 (MPa) | 耐力 (MPa) | 伸び (%) | 規格・データ 出典等 |
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丸棒 | 690以上 | 275以上 | 30以上 | JISG4901 NCF625 固溶化熱処理(S) |
板(0.5を超え70mm以下) | 690以上 | 275以上 | 30以上 | JISG4902 NCF625 固溶化熱処理(S) |
L-PBF | 920 | 640 | 20 | 装置メーカーデータシート |
ステンレス鋼のSUS316Lは、代表的なステンレス材であるSUS304のニッケル含有量を増やしてモリブデンを添加した鋼種です。耐食性が高く延性・靱性にも優れているため、さまざまな分野で使用され、航空宇宙分野の熱交換器や、機械部品のマニホールドやノズル、さらには宝飾品の部品などにも使用されています。
鋼種ならびに 加工プロセス等 | 引張強度 (MPa) | 耐力 (MPa) | 伸び (%) | 規格・データ 出典等 |
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熱間圧延ステンレス鋼板 | 480以上 | 175以上 | 40以上 | JISG4304 SUS316L |
冷間圧延ステンレス鋼板 | 480以上 | 175以上 | 40以上 | JISG4305 SUS316L |
L-PBF (当社実績値) | 679 | 576 | 42 | Concept Laser社 M2 |
マルエージング鋼は高い強度と優れた靱性を持ち、工具やプラスチック射出成形金型、アルミダイカスト金型、鍛造金型などに使用されています。
鋼種ならびに 加工プロセス等 | 引張強度 (MPa) | 耐力 (MPa) | 伸び (%) | 規格・データ 出典等 |
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MAS1C | 1950以上 | 1890以上 | 5以上 | 素材メーカーデータシート |
L-PBF (当社実績値) | 1930 | 1867 | 5 | Concept Laser社 M2 |
アルミ合金 Al-10Si-Mgはシリコン系のアルミ合金で、強度や硬度が高いことが特徴です。用途としては、熱交換器・ヒートシンクやブレーキキャリパ、ブラケットなどが挙げられます。
鋼種ならびに 加工プロセス等 | 引張強度 (MPa) | 耐力 (MPa) | 伸び (%) | 規格・データ 出典等 |
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金型試験片 | 180以上 | 90以上 | 2.5以上 | JISH5202 製造(as-built) |
金型試験片 | 260以上 | 220以上 | 1以上 | JISH5202 T6熱処理 |
L-PBF | 360~390 | 210~220 | 6~8 | 装置メーカーデータシート(as-built(200℃造形)) |
L-PBF | 350±10 | 230±15 | 11±2 | 装置メーカーデータシート(heat treated) |
コバルト基合金 CoCrは、コバルトやクロムなどのレアメタルを使った合金です。
疲労強度が高く、高温・高圧にも耐えられるため、エンジンコンポーネントやガスタービン、人工関節インプラントなどに使用されています。
鋼種ならびに 加工プロセス等 | 引張強度 (MPa) | 耐力 (MPa) | 伸び (%) | 規格・データ 出典等 |
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鍛造 | 665以上 | 450以上 | 8以上 | JIST7402-1 |
展伸材 | 750以上 | 550以上 | 16以上 | JIST7402-2 焼きなまし |
L-PBF | 1050以上 | 905以上 | ― | 装置メーカーデータシート |
EB-PBF | 960 | 560 | 20 | TRAFAM* |
*技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構(TRAFAM)発行の基礎データ資料