通気性構造を有する金属光造形金型の造形構造の異方性が通気性に及ぼす影響

摘要

金属光造形複合加工法は積層造形法と高速切削を融合した加工法である．本加工法ではレーザ光の照射条件を変更することで，粗密造形が可能である．これにより，通気性構造を造形可能である．本加工法ではこの通気性構造を任意の箇所に造形可能なため，ガス抜き構造を金型に追加工する工程が削減できる．この通気性構造はレーザ光のエネルギー密度を低く設定し，任意の面全体を焼結することで造形する．以下，この手法により造形した通気性構造を低密度焼結構造と称する．現在までに，低密度焼結構造を有する金型が射出成形における成形不良の低減に効果があることを確認した．しかし，低密度焼結構造は金属粉末が完全に溶融せずに結合した状態で造形されるため，一定の通気量を保持しながら強度を更に高めるには限界がある．そこで，私たちは新しい通気性構造として格子状構造を提案し，これまでの研究でこの格子状構造が通気性を有することを確認した．格子状構造は図1 に示すように低密度焼結構造と比較して高エネルギー密度のレーザ光を走査して溶融させた線状の造形物を組み合わせ，その間隙を空孔として形成した通気性構造である．本構造では設計的に空孔を形成するため，空孔の形状や位置の制御が原理的に可能である．そのため、積層しても各層の空孔が連なる連通孔を製作することが可能と考えられ，通気性の向上が期待される．