デポジション方式積層造形プロセスの凝固組織予測に向けた溶融池近傍の温度場解析

摘要

近年金属の積層造形が革新的な製造方法として注目を浴びている．積層造形には何種類かの製造プロセスが知られている．これらのプロセスは金属粉をレーザーや電子ビームのような熱源により局所的かつ瞬間的に溶融～凝固させるという点で共通しており，従って積層造形は非常に大きな温度勾配と高速な冷却速度が特徴となる強い非平衡過程であると考えられる．このことは局所平衡を仮定する古典的な凝固理論が対象とする凝固プロセスとは大きく異なっており，温度勾配，冷却速度ともに2 桁程度以上異なる場合が多い．しかしその一方で，最近では実験による積層造形プロセスの組織観察により，古典的な凝固理論で見られる柱状-等軸遷移が観測されており，組成的過冷却に基づく古典的な凝固理論が適用できる可能性を示唆している．