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レーザ積層造形(Selective Laser Melting: SLM)法は、粉末 床溶融(Powder Bed Fusion: PBF)方式の付加製造(Additive Manufacturing: AM)技術の一種である。主に金属材料造形 に適用され、任意形状の構造物を精度よく製造することを 得意とする最先端のデジタルモノづくりシステムである。 すでに、航空機関連部材を含む産業機器分野や医療機器分 野等への適用に向けた研究開発が進められ、一部では実用 化が開始されている。 従来 SLMをはじめとする AM技術は、外形状制御によ る高付加価値化を期待されてきたが、近年では形状のみな らず、結晶集合組織や結晶粒性状といった金属材料の材質 制御による高機能化部材の作製を可能とする方法論として の認識が拡大している。例えば、レーザ走査条件や層 ごとのレーザ走査パターンの組み合わせを意味するスキャ ンストラテジーによって、集合組織の強度や優先配向方向 が制御可能であり、それに依存して造形物の力学特性 が制御可能となる 。このように、金属 AMを活用して、 形状と材質の両面からの高機能化設計が可能となりつつあ る 。 一方で、こうした高度な機能制御においては、造形過程 で形成される欠陥が大きな問題となる。欠陥の形成は部材 の特性を劣化させ、部材の品質管理に不確実性をもたらし、 様々な産業における AM適用の実用化を妨げる要因とも なっている。欠陥形成の主要因の一つに、スパッタの発 生が挙げられる 。Fig. 1には、造形中のスパッタ発生の 例を示す。スパッタの発生は、スパッタがレーザ光路を通 過することでレーザのエネルギー効率を低下させること、 さらには、レーザ照射前の粉末層にスパッタが飛散するこ とで造形物中にスパッタが取り込まれ、造形物の材質特性 に影響を与える可能性が考えられる。さらには、SLM法で は通常未溶融粉末を回収し再利用す るが、回収粉末中にス パッタが含有し、次の造形に影響を与える可能性がある。 したがって、スパッタの発生量を低減することが、SLMに おける造形物の品質管理には重要であると言える。 しかしながら、スパッタ発生に関しては未解明な事象が 多く、その制御法は確立されてはいない。本研究では、造 レーザ積層造形における雰囲気中の酸素がスパッタ発生に与える影響

Effect of Oxygen Concentration on the Generation of Spatter during Fabrication via Selective Laser Melting