東北大、金属3Dプリンタによるマルチマテリアル技術開発。世界初の実物大自動車部品を試作

東北大学は、金属3Dプリンターを用いて鉄鋼材料とアルミ合金を組み合わせたマルチマテリアル構造を製造するための基盤技術を確立したと11月26日に発表。異なる特性を持つ素材を組み合わせたときの接合強度を改善し、実物大の自動車部材の試作にも成功した。

• L-PBF法により作製した炭素鋼/Al合金界面付近の組織観察結果。走査速度650mm/sで作製した試料の画像では、アルミ合金と炭素鋼の間で金属間化合物の形成が抑制されていることを示している

近年、金属材料を積層して立体物を造形できる金属3Dプリンターを使い、強度や耐食性などの材料特性を改善する組織制御を用いることで、高機能材料や異なる材料を組み合わせたマルチマテリアル構造をつくることに注目が集まっている。

マルチマテリアル構造の特徴は、軽量化や強度、耐熱性、耐食性などの特性面において、単一材料では実現できない複雑な要求に応えられる点にある。自動車や航空、医療といった分野で期待されており、3Dプリンティング技術の発展によって複雑なマルチマテリアル構造の製造が可能になりつつあるという。

特に自動車や航空機においては、本体を軽量化することができ、カーボンニュートラルの実現や省資源化という側面で重要とされる。しかし、金属材料の組み合わせによっては、異材接合界面に脆い金属間化合物が形成されてしまうため、接合強度がいちじるしく低下してしまうことが実用化の課題となっていた。