ISSN 1340-6639

巻頭言
AM 技術最前線

近畿大学
京極 秀樹

アディティブ・マニュファクチャリング（Additive Manufacturing : AM）技術は，鋳造や機械加工などの従来の加工法では成形できない形状や機能性を有する製品を製造できるとともに，デジタル・マニュファクチャリングであることから，次世代の ものづくり における重要な加工技術として脚光を浴びている．最近，GE Aviation 社が開発している
Boeing７７７用の GE９X エンジンが FAA に認証され，このエンジンには AM による３００以上の部品が使用されていると報じられている．このように，金属 AM 技術は航空宇
宙分野やエネルギー・産業機器分野において，極めて需要な加工技術となってきている．また，このたびのコロナ禍において，サプライチェインの寸断を機に，３D プリンタは再度大きな注目を集めていることはご存じのとおりである．
２
０２
０年６月の NEDO の資料「コロナ禍後の社会変化とイ
ノベーション像」においても，このたびのコロナ禍後における ものづくり においてデジタル化を推進することの必要性が強調されており，その中で３D プリンタは重要な位置づけにある．このように，AM 技術は，将来の ものづく
り において極めて重要な役割を担っている．
AM 分野における著名な Wohlers レポート２０２０によれば，AM 市場の生産額は加速的な伸びを示しており，２０
１
９
年に１５８億ドル，２０２
４年には３５６億ドルに達すると予測されている．金属３D プリンタに限ってもその販売台数は急速に伸びてきており，２０
１
８年は約２
３０
０台とここ５年間で急速な伸びを示してきたが，２０
１９年はほぼ同数で伸びは鈍った．しかし，本ニュースレターでも紹介されるように，
国家プロジェクトにおける技術研究組合次世代３D 積層造形技術総合開発機構（TRAFAM）の成果により，粉末床溶

融結合（PBF）方式の装置として国産初の電子ビームパウ
ダーベッド方式の装置が投入され，また指向性エネルギー堆
積（DED）方式の装置としてレーザ粉末噴射方式の国産の大型装置の投入が予定されている．さらに，DED 方式では従来のレーザや電子ビームを熱源とした粉末やワイヤー供給方式の装置だけでなく，アーク放電による WAAM（Wire
Arc Additive Manufacturing）と呼ばれる，溶接における肉盛技術を応用した装置は単純形状の大型製品製造には有効であることから注目を集めており，今後の伸びが期待される．
また，コールドスプレーを利用した装置開発も行われており，この方式では熱影響を受けないため，変形を嫌う製品への適用が検討されている．加えて，結合剤噴射（BJT）方式の装置についても，先行する装置メーカーに加えて新たに大手メーカーが参入してきたことにより注目度が大幅に増しており，今後自動車分野などの小物部品の大量生産への適用が期待されている．また，材料押出（MEX）方式の装置は低価格であることと併せて，樹脂用の３D プリンタの感覚で利用できることから，販売台数も急速に伸びてきており，治具や試作製品などへの適用も進むものと予測される．
一方，製品開発においては設計技術の開発も AM 技術の特徴を活かす上で非常に重要で，DfAM（Design for Additive Manufacturing）と呼ばれる AM 用の設計技術が注目されている．このため，CAD ソフトウェアにトポロジー最適化やラティス構造作成用のソフトウェアが付加されてきている．また，AM 特有のサポート設計などを考慮した熱変
形はもちろんのこと組織予測シミュレーションの開発も行われてきている．
AM 技術は新たな加工法であることから，製品の品質の安定化及び品質保証が重要な課題となっており，この解決策
として，次のような技術開発が行われている．
（１）品質保証のためのモニタリング・フィードバック技術開発（２）品質管理における製品の欠陥検出技術（３）設計・製造支援のためのシミュレーション技術開発（４）デジタルツイン開発
今後，Industry４．
０や Connected Industries といったものづくり における設計・製造・管理統合プラットフォー
ムの構築が重要となってくる．AM 技術はデジタル・マニュ
ファクチャリングであることから，このようなシステムにおいて重要な役割を担っている．AM においては，トポロジー
最適化やシミュレーション技術の適用による設計技術の高度化，モニタリング・フィードバック技術の開発，さらにはAI 技術や IoT 技術を駆使した管理技術の開発が必須である．
すでに，欧米や中国などでは AM におけるデジタルツインの構築を始めており，このままの状況が続くと ものづくり−1−

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においてますます後れを取ることになる．このため，我が国における ものづくり の体制を見直す時期に来ている．著
者らは，TRAFAM において「モニタリング・フィードバッ
ク技術の開発」を中心とした NEDO プロジェクトを実施しているが，十分な体制とは言えない．加えて，AM 技術は欧米や中国など多くの国々において，その裾野が大きく広がっており，これに伴って人材育成も進んでいる．我が国においても AM 技術を普及させるためには，この技術に関わる人材育成も急務である．
本特集記事が， ものづくり に大きく関わっている M&
P 部門の皆様の AM 技術理解のための一助となることを期待する．

■特集：AM 技術最前線□

特集１ 電子ビーム方式金属３D プリンタの開発□

多田電機株式会社
宮田 淳二
１．
はじめに
当社は２０１４年度から２０１８年度までの５年間にわたりNEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）の助成事業として TRAFAM（技術研究組合次世
代３D 積層造形技術総合開発機構）が実施した「次世代型産業用３D プリンタ技術開発プロジェクト」のメンバーの一員として国産で初めての電子ビーム金属３D プリンタの開発を担い，プロジェクト完了後の２０１９年９月より三菱電機が販売を開始した．本稿では装置開発の側面から関連する技術として電子ビーム加工及び加工機の概要を述べ，引き続き本開発並びに販売開始された３D プリンタの概要について述べる．なお，本プリンタは電子ビームによる粉末床溶融
結合方式（Powder Bed Fusion : PBF）を採用している．
２．
電子ビーム加工
電子ビーム加工の歴史は１９５０年代に欧州で始まったとされている．現在では広く適用が進み高エネルギービーム溶接の熱源と言えばレーザと電子ビームを示すことが多い．
類似性が指摘されるレーザ加工と電子ビーム加工であるがレーザは光であり，電子ビームは電子の流れであることからその制御及び加工特性においては大きな相違がある．レーザ
は光を光学ガラスなどを利用して集光し，エネルギー密度を高め材料を融点以上に加熱し加工するが電子ビームの場合は電子を高電圧印加により加速，電磁レンズを用い収束させその衝突エネルギーを熱に変え，材料（原則的に金属のみ）を溶融加工する．電子ビームの特徴としては装置面ではビームの制御を全て電磁レンズを含む電気系で行う（図１）ことにより極めて精密でかつ高速な制御ができることそして加工面
では金属表面での吸収率がレーザに比較して材料によらず圧倒的に高い（図２）ことが挙げられる．結果的に溶接加工の場合においてはレーザに比較して速い溶接速度あるいは深い
溶け込み深さを実現することが可能になる（図３）．また電子ビームの場合には大気中でのビーム伝送はエネルギーの減衰が大きいことから真空中での加工が一般的である．このことは後に述べる電子ビーム金属３D プリンタについても造
形物の品質確保面で大きな影響を与えている．
３．
電子ビーム加工機（EBM）
世界で電子ビーム加工機（溶接機）を供給しているメーカ
はレーザ加工機に比較すると非常に少ない（世界で数社）．
これは電子ビームを発生，制御する機構が各社ごとに特徴的
で加工機と構造的に密接な関係があるためレーザ発振器とは異なりこの部分のみを外部から調達することが困難なこと，真空雰囲気を必要としないレーザの高出力化によりレーザでも可能な加工用途が広がってきたためと考えられる．一方，
３D プリンタにおいては後述するように真空雰囲気はデメ
リットではなく大きなメリットになる．
溶接機に代表される電子ビーム加工機は基本構成において電子ビーム金属３D プリンタとほぼ同じである．図４に代表的な電子ビーム溶接機の構造を示す．電子ビームの発生，制御を行う電子銃，それに電力を供給する高電圧電源，制御
装置及び加工を真空中で行うための加工室や真空排気装置などから成り立っている．適用例としては写真１に示す自動

図１ 電子ビームの発生及び制御

図２ 電子ビームおよびレーザの金属への吸収率の比較−2−

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写真１ 自動車用部品への適用

図３ 溶込み深さの比較（電子ビーム／レーザ）（自社試験参考値）

写真２ 電子部品やセンサへの適用

写真３ 陰極の構造比較

図４ 電子ビーム溶接機の構造

車用部品に加え写真２のような電子部品やセンサにも広がりを見せている．電子ビーム溶接機は顧客のニーズに合わせ多種が存在し，レーザに比較して弱点とされる真空排気時間による機械動作時間の増加を見かけ上「ゼロ」にするカセッ
トタイプ EBM やビーム出力時の波形を整形し溶接時のスパッタを劇的に削減する FPC（Fine Process Control）―EBMなどもある．
これらに共通する最も重要な技術は電子ビームを如何に正確に制御するかということであるがその重要部品の一つが電子ビーム発生源の陰極である．これは通常，消耗品であるが当社の加工機に使用されているものは他社で多数使用されているリボン陰極とは異なる棒状熱陰極（写真３）であり加熱寿命が非常に長く，溶接機の場合には量産ライン用装置に実使用されている非常に信頼性の高いものである．
３D プリンタ開発において最も近い背景技術を持つ加工機
は写真４に示す電子ビーム表面加工機である．この加工機
は金属表面のごく限られた深さだけを溶融，再凝固させることにより非常に滑らかな金属光沢のある表面を実現させる（写真５）ものであり，
この装置のために開発された３次元曲

写真４ 電子ビーム表面加工機（e―Flush）

面を正確にかつ高速に電子ビームを走査する技術が電子ビー
ム金属３D プリンタにも応用されている．またこの技術は将来，造形面の二次加工への適用も期待されるものである．

−3−

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図６ スモーク現象

写真５ 電子ビームによる表面加工（STAVAX）

図７ 大型機の内部構造と開発課題

図５ 電子ビーム積層造形の特徴

４．
電子ビーム金属３D プリンタの特徴
前項で述べた電子ビーム加工の特徴が電子ビームによる積層造形にも引き継がれている．図５に示すように電子ビー
ムの場合は精密な入熱制御が可能であることにより造形後の金属組織が細密なものであるのに対してレーザの場合は通常の鋳造組織に近いとの報告がある１）．また，造形プロセスの中に予熱，後熱のプロセスがあることにより残留応力を生じない（非常に少ない）などの特徴もある．装置面ではビームの電磁的な制御により非常に精密な高速制御，走査が可能であるだけでなく，大出力化が容易で高速造形が可能である．
一方，電子ビーム特有の課題としてスモーク現象（図６）がある．これは金属粉末の温度が低い状態で電子ビームを照射すると金属粉末が帯電し飛散することにより Powder
Bed の形成が困難になる現象である．これは金属粉末表面の酸化膜の半導体的性質によるものである２）と報告されている．これを避けるために金属粉末の温度を上昇させるとともに仮焼結により接触面を確保することを目的とした粉末の予熱と後加熱のプロセスを各層毎に行っている．

行った．この小型機は後に述べる市販開始した国産初の電子ビーム金属３D プリンタ EZ３００の原型になるものである．
また大型機は造形サイズ，造形速度ともに電子ビーム PBF
方式の３D プリンタとしては本稿作成の現時点（２０２０年１０月）において世界最大級，最速クラスである（当社調べ）．
本プロジェクトでの開発成果を表１に示す．
５．
２ 開発の課題
国産で初めてしかも世界最大級の造形サイズを有する電子ビーム金属３D プリンタの開発を行うためには数多くの課題があり，プロジェクト開始時から装置本体の開発に加えて国産の専用 CAM，金属粉末などの開発を TRAFAM メン
バー各社と取り組んできた．図７に大型機の内部構造と開発の課題との関連について示している．金属粉末供給機構は真空チャンバ内の高温環境下において粉末の定量供給安定動作を実現させるために簡素で信頼性の高い機構を開発し実証を行っている．造形面の温度確保は極めて重要な課題であり，保温を目的とする熱シールドに関してはシミュレーションにより種々形状を確認し最適化している．以下に他の主要な開５．
大型高速電子ビーム３D プリンタの開発
５．
１ 開発の成果
当社は TRAFAM の装置開発メンバーの一員として大型
高速電子ビーム３D プリンタの開発を担当し研究用途を目的とした小型の「要素技術研究機」（以降小型機と呼称）と大型の「一次試作機」（以降大型機と呼称）の両方の装置開発を−4−

表１ 開発成果

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図９ 大型装置対応の３D データによる高精度制御

図８ 電子銃構造

発項目について述べる．
５．
３ 高性能電子銃の開発
PBF タイプの３D プリンタの場合，造形面が大きくなった場合には造形面の各座標におけるエネルギー発生源からの入射角度の偏差が大きく造形面中心と端部において同じ形状の焦点像を確保することは極めて難しい．本開発においては詳細な電磁界解析シミュレーションを駆使し，照射範囲５００mm×５００mm，最小ビーム径 φ１００μm 以下，走査速度
１５，０００m／s 以上の世界でも例のない高性能の電子銃を開発した．また，棒状熱陰極の採用により造形用途での陰極加熱
寿命は１，０００時間以上となっている．電子銃の構造を図８に示す．
５．
４ ３D データ制御装置の開発
前述の高性能電子銃の性能を発揮させるためには造形領域の各座標毎に電子ビームを数多くの電磁レンズを正確かつ高速に制御することにより照射しなければならない．また，造形面が大きいことにより１層あたりの制御データ量は膨大なものになる．今回の開発では図９に示す専用の３D デー
タ制御装置を開発し，電子ビームを制御している．
５．
５ 専用 CAM の開発
電子ビーム PBF 方式３D プリンタの場合はプロセスがレーザ PBF／３D プリンタの場合とは異なることもあり開発開始時点では Build Processor（CAD データを加工装置側が造形を行える形式のデータに変換するソフトウェア：図１０）は存在しなかった．このため，本プロジェクトでは TRAFAM メンバーであるシーメット（株）が国産電子ビーム
PBF３D プリンタ用としては初の専用 CAM（CAM３S）を開発した．この CAM は従来の Build Processor が保有していないサポートの付与（従来は Preparation と呼ばれている機能で実現）などの機能も含む高性能なものである．本
CAM については国内企業の提供によることもあり顧客の要
望により電子ビームに特徴的な機能の追加を含む改善を随時行っていく予定である．
５．
６ 造形物交換・後処理技術開発
大型機の場合，造形物の重量は最大１トン近くになることもあり使用される粉末も大量である．このため造形物の交換・搬送や金属粉末の後処理に必要な要素技術の開発を行った．概要を図１１に示す．使用する金属粉末により大気中での後処理が難しい場合にも対応できるようにブラスト装置は
低酸素雰囲気で作動が可能な装置となっている．
５．
７ 産業用部品への適用評価
TRAFAM ユーザメンバーの協力を得て実際の産業用部品への適用評価を行っている．大型機として想定される火力発電用機器，ガスタービン，航空機宇宙部品及び産業用部品への適用実証を行っている（表２）．今後金属粉末を含む運図１０ 高機能国産３D プリンタ用 CAM の開発

図１
１ 造形物交換・後処理要素技術開発

用コスト低減の課題もあり引き続き開発を継続していく予定
である．実造形の状況の一例を写真７に示す．特徴的なのはほとんどスパッタを発生させていないことである．
６．
三菱電機電子ビーム金属３D プリンタの紹介
TRAFAM での開発成果をもとに２０１
９年から販売開始
した三菱電機電子ビーム金属３D プリンタについて紹介を行う．その外観を図１２に，主たる仕様を表３に示す．デザ
インに関しては２０
２
０年度グッドデザイン賞を受賞している．
本機は小型ながら出力は電子ビーム金属３D プリンタとしては世界最大クラスの６kW を確保しており業界最高レベルの造形速度２
５０cc／h（当社標準試験方法による）や長時間の安定造形を可能とする棒状熱陰極の採用で陰極加熱寿命
１，０００時間を実現している．加えてハードウェアに関しては
既存の電子ビーム加工機との共通化も行い他の加工機と同様−5−

表２ 大型機により造形評価を行った部品

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写真７ 造形状況の一例 （ステータ）

写真８ EZ３００による造形サンプルの一例

図１
２ 三菱電機電子ビーム金属３D プリンタ（EZ３００）外観
写真９ 高速偏向による造形例（EZ３００）

表３ 三菱電機電子ビーム金属３D プリンタ（EZ３００）仕様に全て迅速な国内保守が可能である．また，ユーザによる条件設定の自由度が高い設計となっている．
現在供給可能なレシピは Ti―６Al―４V 用であるが今後顧
客ニーズの高い他の金属粉末対応も行う予定である．造形サ
ンプルの一例を写真８に，高速偏向による造形状況を写真９に示す．三菱電機としては電子ビーム３D プリンタを単体の生産設備としてだけでなくスマート工場を実現する e―
F@ctory の中の一つのソリューションと考えて開発を進めている．これにより三菱電機が培ってきた FA の技術力とFA と IT をつなぐ連携技術を最大限に活用してものづくり
全体を最適化していくことを目指している（図１３）
．
７．
おわりに
電子ビームによる積層造形は付加製造（AM）の中では特徴のある分野であるが，用途開発は未だ途上であり，現状は先端的な一部の用途に限定されている状況である．当社は電子ビーム加工機での豊富な経験をもとに今後開発を継続し，使いやすい装置の開発により一般産業分野での普及に微力ながら力を尽くしていきたい．
また，この場を借りて本開発および事業化にあたり多大な図１
３ スマート工場を実現する e―F@ctory

ご支援をいただいた NEDO，TRAFAM 関係者に深く感謝して結言としたい．
参考文献
１）千葉：計測と制御，第５４巻 第６号 ２
０１
５年６月号
２）千葉：まてりあ，第５７巻 第４号（２
０
１
８）

−6−

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特集２ AM 技術を用いた工作機械・装置の産業展開□

三菱重工工作機械株式会社
二井谷 春彦１．
はじめにAdditive Manufacturing（AM）は，設計を変える革新的な製造技術として注目されている．AM により除去加工
や成型加工では困難な形状の実現による軽量化や部品の一体化，デザイン性の向上，また異種材料の複層造形によりもたらされる部品の高機能化などが可能になる．AM の中でも金属３D プリンタは製造コストや材料品質がさほど問題とならない開発試作や治具類の製作に使用され始め，近い将来量産への適用も期待されている．しかし金属３D プリンタ
は小さな鋳物工場と言われるように従来の製造ノウハウが適用できない新しい金属材料製造プロセスである．鋳造，鍛造など既存の材料製造プロセスを前提とした品質システムで成立している現状のサプライチェーンに金属３D プリンタで造形した部品を適用するためには，品質システム全体の見直しが必要になる．当社は装置メーカーの立場で金属３D プ
リンタを量産に適用するために造形安定化システムの開発に注力してきた．造形品質のトレーサビリティ確保と品質安定化につながるシステムを開発，金属３D プリンタ LAMDA（ラムダ）に組み込み販売を開始した．本稿では，当社のパウダ DED 方式金属３D プリンタ LAMDA の造形安定化技術を紹介する．
２．
金属積層造形の種類
金属粉末を用いた３次元積層造形には主としてパウダベッド方式（Powder Bed Fusion（略称 PBF）），デポジション方式（Directed Energy Deposition（略称 DED））
，バイ
ンダージェット方式（Binder Jetting（略称 BJT）
）がある．
LAMDA システムが使用するパ ウ ダ DED 方 式（以 下DED）は積層ヘッドの位置制御を行いながら，金属粉末を局所的に供給してレーザにより基材とともに溶融・凝固させることで，任意の位置に肉盛溶接して３次元形状を造形していく方法である（図１）．DED はその積層原理から次の特徴を持っている．
造形速度が早い．
造形サイズの制約がなく，大型部品の造形が可能．
既存部品に形状を付加することが可能．
造形途中に供給する金属粉末の種類を切り換えることで，異種金属を複層造形することができる．
これらの特徴から，既存部品の補修や形状付加による部品強度の向上，表面コーティングによる機能向上，複雑形状で高機能な大型部品の造形への適用が期待されている．

３．
LAMDA の積層技術
DED では金属粉末とレーザ光の正確な供給と照射，金属の溶融・凝固プロセスのコントロールが，高精度・高品質な金属積層造形の実現に不可欠となる．当社は DED の造形精度と品質をコントロールする積層ヘッド（レーザ光学系と粉末供給ノズル）を自社開発している．図２に積層ヘッドの構成を示す．レーザ光は積層ヘッドを通ってノズル中心から照射され，正確に基材上に集光される．金属粉末はレーザ光の焦点位置で収束するように，ノズルを通じてレーザ光の周辺から供給される．また，レーザ光と同軸上にカメラを設置することにより，造形方向によらず金属の溶融・凝固部の真上からの観察が可能となっている．
３．
１ローカルシールド
造形中に金属粉末が溶融・凝固する過程で大気中の酸素と結合（酸化）することにより，機械特性が劣化してしまう場
合がある．これを防止するために溶融部への大気流入を抑制するローカルシールドノズルを開発している．図３に本ノズルのシールドガス噴射シミュレーション結果の一例を示す．
ガス噴射によるノズル端部から基材上面までのシールド効果
により，大気流入を抑制している．本ノズルを用い大気環境
中で Ti―６Al―４V 試験片を造形した結果，従来の鍛造品と同等の疲労強度を達成した．
３．
２モニタリングフィードバック
DED 方式では金属粉末の種類や供給量，造形物の形状，
造形中の放熱による基材の冷却の程度などにより，レーザ出

図２ 積層ヘッドの構成

図１ DED の原理

図３ シールドガスの噴射シミュレーション−7−

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画像から当社独自の画像処理アルゴリズムを用いて特徴量を造形中にリアルタイムに算出し，レーザパワー制御と送り速度制御により入熱量と造形高さをコントロールする．
３．
３AI 異常検知
DED で長時間造形を行った場合，シールドガス切れや条件不良に起因するスパッタの過剰な発生，ノズルへの異物付着，金属ヒュームによるノズル内保護ガラスの汚れ，スパッ
タの過剰な発生による造形部周辺やノズルへの付着は，造形
品質の悪化やノズルの損傷を引き起こす場合がある．量産に適用するためには，これらを造形中に検知し，安全に装置を停止させる仕組みが必要と考え，AI による異常検知と異常種類の識別を可能にする仕組みを LAMDA のモニタリング
機能に搭載した．
（図６）

図４ DED 積層造形の外乱要素

４．
DED 方式金属３D プリンタ LAMDA２０００
LAMDA システムを搭載した２m クラスの大型部品を造形可能な LAMDA２０００を開発，当社のラインナップに追加した．
（図７）自社内にプロトタイプ機を完成させて顧客の受託造形試作を開始している．

図５ モニタリングフィードバックの仕組み

力が一定でも金属が溶融する程度が変化する（図４）．従って DED 方式での高精度造形には，溶融・凝固の適切なコントロールが装置に求められる．LAMDA はこの課題を解決するためにモニタリングフィードバック機能を有している．
フィードバック機能の仕組みを図５に示す．レーザ光と同軸上にカメラを設け，造形中にメルトプール（溶融池）を真上から観察できるようにしている．撮影したメルトプール

図７ LAMDA シリーズ
−8−

図６ 長時間造形の過程で発生する異常Materials and Processing Division Newsletter

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今後も LAMDA システムを活用し様々な産業分野に向け
プリンタ技術開発及び超精密三次元造形システム開発），及たアプリケーション開発と造形性能の向上に取り組んでいく． び国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
本研究開発は，経済産業省の委託事業 三次元造形技術を （NEDO）の助成事業の成果を活用している．
核としたものづくり革命プログラム（次世代型産業用３D□

特集３ 積層造形装置を用いる国内サービスビューロの動向□

金属技研株式会社
増尾 大慈

１．
はじめに
２
０１２年にオバマ元米国大統領が一般教書演説で言及した
ことを契機に産業界で注目されるようになった金属積層造形
技術は，日本でも２０
１４年に技術研究組合次世代３D 積層
造形技術総合開発機構（TRAFAM）が設立される等，各国で研究開発が進んでいる．当時は金属積層造形に対する過熱的な期待度の高まりにより「なんでも早く，安く作れる 魔
法の箱 」という誤った認識が広がったが，現在はブームも落ち着き，現実的な製造プロセスとして活用がされ始めている．本稿では，積層造形技術・装置を用いるサービスビュー
ロの現状と今後の動向について紹介する．
２．
金属積層造形装置を用いるサービスビューロの歴史
積層造形技術は今でこそ『３D プリンター』や『Additive
Manufacturing : AM』と呼ばれて広く認知されているが，その歴史は意外と古く１９８０年代まで遡る．当時は『光造形：
Stereo lithography』と呼ばれ，紫外線硬化樹脂をレーザー
光で３次元に硬化させる方法であった．その技術を発展させ，金属積層造形装置が誕生するのは２００
０年始めの頃，第二次ブームとして『Rapid Prototyping : RP』や『Rapid
Manufacturing : RM』として注目された時期である．当時の積層造形装置は，レーザー出力の低さ故に直接金属を溶融させることが出来ず，金属粉末に樹脂をコーティングした原料粉末を用い，表面の樹脂を溶融・接着させることで３次元形状を形成する技術であった．そのため，高密度の造形品とはならず，造形品内部の空間にブロンズを含侵して高密度化を図る必要があった．この当時からサービスビューロは弊社を含め数社あり，樹脂成型用試作金型や金型レスの試作用部品として造形対応を行っていたが，大きな市場へ成長するには至らなかった．
その後，照射熱源の技術革新に合わせて積層造形技術は著しく向上し，品質要求が高い航空・宇宙業界分野にも活用が期待されるレベルに到達する．それにより産業界の関心が急速に高まり，現在の積層造形技術の第三次ブームが到来することとなる．第三次ブームの初めである２０
１２年は，金属造形装置を使用したサービスビューロの数は国内で２〜３社と少ない状況であったが，その後，ブームに後押しされる形でその数は増え，現在は大小合わせて２０社以上にまで拡大している．
３．
国内サービスビューロの動向について
２０１３年から数年間，造形技術やサービスビューロに対する評価はブームに反して決して高くはなく，依頼する顧客，
サービスビューロ共にまさに黎明期であった．要因は高くなりすぎてしまった「顧客の期待」に対して「品質」と「コスト」のバランスが悪かったことに起因する．サービスビュー
ロとして受託生産するメーカーは，機械加工を主事業とし「造
形品＋仕上げ加工」をセットとして提供するメーカーや，鋳造を主事業とし「鋳造型不要で成形する」手法として提供するメーカー，熱処理を主事業とし「造形品＋後熱処理」
をセッ
トとして提供するメーカー，材料販売を主事業とし，「素材製造工法の一つ」として，造形品を提供するメーカー等，過去のモノづくりにおいては業体区分として分かれていた様々な業界から『積層造形』という一つの同じ土俵の上で部品提供を行う事となった．当然，積層造形設備が同じであっても，各社品質に関する考えの相違があるので，あるメーカーでは
高品質の造形品が出来るが他メーカーでは品質が安定しない
等，サービスビューロ間で品質に偏りが生じることなった．
また各社が管理する品質レベルと相関してコスト面でも大きく差が出たことにより，顧客を更に混乱させることとなった．サービスビューロが急増した時期に顧客から金属積層造形についての相談を受けた際，他社で試作した結果「高すぎる」や「品質が悪い」というコメントが多く，結果として「実運用には早すぎる技術」という認識をしている顧客もあった．
同じ時期，いままで企業間 B to B の取引が主体であった金属造形業界において，B to C の個人向け造形サービスを行
うサービスビューロも登場した．個人向けを想定しているので当然コストは低く，短納期で納品されることを特徴としていたため，スタートアップとして造形技術を試してみたいという多くの顧客が依頼をしたと推察する．実際に出来上がる
造形品を見ると，外観上大きく違いが出るかというとそうではない．ただ時折，強度が低い部品があったり，内部欠陥が多かったりと量産時を意識した時の素材としてのトラブルが多いように見受けられた．実際，多くのサービスビューロで造形品質を保証しているメーカーは少ない．形状だけであれば寸法測定さえすれば合否判定が出来，必要があれば機械加工で修正することが出来るので形状を保証することは出来ても，『素材』という観点で保証することが出来ないからであろう．積層造形の品質を定義することは非常に難しい．なぜならば，図に示すように造形品質が複数の要素が絡み合って最終製品の品質に影響を与えており，各項目を管理しようとすればそれに比例してコストが上がる傾向にあるからである．
これら黎明期の経験で顧客，サービスビューロともに「造形装置≠魔法の箱」と強く痛感したのではないだろうか．
現在，国内のサービスビューロを品質の面から分類すると２つのグループに分かれつつある．１つ目のグループは既存工法と比較してコストは高いが，高い品質で部品製作し量産部品受託が可能なメーカー，２つ目のグループは，品質面よ−9−

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末も高く一度に造形できる処理数量にも限りがあるため，どうしても部品単価が上がる傾向にある．各装置メーカーは上記課題を解決するため，複数レーザーを搭載し同時にビーム照射をすることで造形速度を上げる，高出力レーザーを搭載
し一度に造形する積層厚さを増やすことで造形速度を上げる，
装置サイズを大きくして一度に処理できる数量を増やす等，
日々技術開発に励んでいる．その開発速度は非常に速い．従来の装置性能と比較して顕著に高い性能を持つ装置が販売された場合，その装置を導入したサービスビューロが品質，価格面で優位になることは明らかであり，業界のマップが大き
図 積層造形品質に影響を与える項目
く書き換わることとなる．
また，新しい造形方式の登場も大きくサービスビューロの動向に影響を与える．現に，既存の『金属粉末射出成形：
り低コストを特徴とし，個人向けや試作を短納期で対応可能『熱溶なメーカーである．この流れは，国内顧客の要望ともいえる． Metal Injection Molding : MIM』の技術を応用した，
解積層法：Fused
Deposition
Modeling』や，『バインダー
現に量産を希望する顧客は，長期安定生産を必要とするため，ジェット方式』が開発，装置販売がされている．両方式とも多少金額が増えたとしても品質管理を要望し，試作を希望すに PBF 方式と比較して造形後の密度は低いが，前者は設備
る顧客は，ある程度の品質が確保されることを前提に低コス価格が数百万円台と安く，設備サイズも小さいため導入しやトかつ短納期を要望する．場合によっては，品質は不問で徹すいのが特徴で，後者は，造形速度の速さと大量生産を達成
底的に低コストを望む場合もあるだろう．当然，顧客とサーできるのが特徴である．上記特徴から，PBF 方式と比較しビスビューロのミスマッチが生じると，両社メリットが得らて部品単価が１桁ないし２桁下がる傾向があり，PDF 方式
れぬまま一向に良い方向には進まない．顧客とサービスでは対応しづらかった大量生産も可能となるため，本装置をビューロはそれぞれで自社が望むグループはどちらかを明確導入し受託生産するサービスビューロが増え始めている．
にしてからパートナー選びを実施する必要があるといえるだ
PBF 方式とは異なる選択肢が増えたことで，国内の造形市
ろう．
場が広がれば良いが，そうならない場合は小さい市場を多数のサービスビューロが取り合う事となりかねない．今後，顧４．
サービスビューロの今後
客とサービスビューロのミスマッチが解消され，装置性能のサービスビューロの動向は，造形技術の開発動向に大きく向上や新しい方式の積層造形装置が市場投入されることで造影響を受ける．現在サービスビューロの多くが所有している
形品質とコストのバランスが顧客要望通りになれば国内市場
装置群は『粉末床溶融結合 Powder Bed Fusion : PBF』では急速に広がり，ますますサービスビューロの役割は高まる
ある．本タイプの積層造形装置は，高密度で高い造形品質がと期待する．
得られる反面，装置価格が１〜２億円と高額であり，原料粉□

特集４ WAAM 方式の金属 AM 技術□

東京農工大学笹原 弘之

はじめに
周知のように，アディティブ・マニュファクチャリング（AM）の手法は多岐にわたっており，使用可能な材料，精度，能率，コストなどが異なるため，適所適材の利用が必要となる．本稿では，指向性エネルギー堆積に分類される手法の一つとして，供給したワイヤーをアークにより溶融・固化
積層するワイヤー・アーク方式のアディティブ・マニュファク
チャリング（WAAM）の特徴と造形事例について紹介する．
指向性エネルギー堆積の原理は，基本的には肉盛（cladding）プロセスと同様であり，金属をワイヤもしくは粉末として供給し，それをレーザ，電子ビームまたはアーク放電により溶融し，いわゆるビードとして固化・堆積することにより造形を行うものである．レーザや電子ビームを利用する
場合，システムコストが増大する．また，金属粉末を用いる
場合，その材料コストが高いことも否めない．それらに対し，
ワイヤ素材をアーク放電による溶接技術で溶融・固化・積層する技術は，熱源装置がレーザや電子ビームによるよりも単純かつ低廉である．
一般的に，ワイヤ素材をアーク放電により溶融・固化・積層する技術では，粉末床溶融結合に比べて造形後の表面あらさが大きいため，切削や研削などによる仕上げ加工が必要である．一方で，粉末床溶融結合に比べて造形の能率は高い．
また，一般的に普及しているアーク溶接が可能な多種の金属−10−

図１ WAAM の概略

Materials and Processing Division Newsletter

No.60 November 2020

図４ マグネシウム合金を用いたプロペラ形状の造形
図２ 造形装置と造形中の様子

図３ テーブル傾斜（B 軸）を利用したエルボ管の造形
図５ Inconel６０
０と SUS３０
４L の異種金属造形を用いることができる．それにより金属の造形物を迅速に製作する AM として期待される．特に，難加工材として知られる Ni 基耐熱合金などの適用も可能であるので，切削加工を最小化し材料の歩留まりを高めることも期待できる．
造形のプロセスと装置
図１に MIG（Metal Inert Gas）
・MAG（Metal ActiveGas）溶接による WAAM の概要を示す１）．溶接トーチよりワイヤが供給され，トーチ内のコンタクトチップを介して溶接ワイヤと基板間に溶接電源からの電圧が付加される．溶接
ワイヤは送給装置から連続的に供給され，造形物との間に発生するアーク熱とジュール発熱とによって溶融して溶融金属となる．溶融した金属は，下部の溶融池と呼ばれる液相金属部分に落下し，数秒後に凝固して積層体を形成する．溶融池
図６ WAAM による造形後の切削領域最適化
では造形物と滴下するワイヤからの金属の両方が溶融した部分であり，一旦その両者が溶け合った後に凝固することにな
歴は造形品質や金属組織の状態，残留応力状態に影響する．
る．したがって，一般には付加される金属が単に上に乗って現在，国内ではヤマザキマザックから５軸制御マシニンいるわけではなく一体化している．溶接トーチ先端のノズル
グセンタにアーク溶接トーチを搭載し，造形と切削仕上げがからはシールドガスが供給され，溶融金属とアーク発生部分
可能な複合加工装置が上市されている．国外でもワイヤとを大気から遮蔽し酸化や窒化を防止する．シールドガスとしアーク放電を用いる造形機が上市されている２）３）．
ては，７５〜８０％ のアルゴンガスに２０〜２５％ の炭酸ガスを混合したガスや，アルゴン，ヘリウムといった不活性ガスがWAAM の特徴を活かした造形事例用いられる．
１）上記のような WAAM の特徴を活かした造形例の一つ
著者らの研究グループにおいて試験機として製作した造形
１）として，図３にエルボ管形状の造形を示す．造形の要点と装置を図２に示す ．XYZ の直進軸に加えて，造形物を設して，積層１層あたりの高さと幅がトーチ送り速度に依存
置するテーブルを傾斜できる旋回軸（B 軸）を有する．Z 軸して制御できる特性を利用している．トーチ送り速度が高いまわりの旋回軸（C 軸）を付加して５軸制御とし，自由度と単位移動距離あたりの溶融量が少ないため，積層ビードのを高めることも可能である．Z 軸に溶接トーチを取り付け，
１層ごとの高さが小となる．逆に送り速度が低いとビードの造形物を積層する基板を固定するためのベースブロックを高さは大となる．従って，水平面でスライスデータを作成す
テーブル上に設置している．アーク放電により溶融させた金るのではなく，エルボ管の中心軸線に対して垂直にスライス
属を XY 平面上で一層分積層し，Z 軸を上昇させ次の層を積層することを繰り返すことにより三次元構造物を造形する． データを作成し，曲がり管の外側は送り速度を低くして層の高さを大とし，内側は送り速度を高くして層の高さを小さく
積層が進むにつれて，アーク放電により発生した熱が造形物すればよい．このように，造形物を傾斜させてオーバーハンに蓄積し，その一部は基板，テーブルを通して直動転がり案
グ形状を造形することや，１層の高さを敢えて可変としそれ内に伝わる．造形装置自体の過熱の防止と，いわゆる層間温を制御しながら造形するといったフレキシビリティの高い造度や溶融状態からの冷却速度をコントロールする目的で XY形が可能である．
テーブル上に水冷タンクを設置し，造形物とベースブロックを冷却できる構造となっている．造形物の温度分布と温度履−11−

No.60 November 2020

Materials and Processing Division Newsletter

２）マグネシウム合金はアルミニウム合金に比べて比強度が約２倍と軽量・高強度である．リサイクル性も高く，資源として地球上に豊富に存在する．機械加工も容易である．
一方で，微細な粉末や切りくずは発火しやいという欠点もある．したがって，粉末をレーザで焼結することは容易ではな
い．しかしながら，WAAM で Mg 合金の造形が可能である．図４に AZ３１をワイヤ化したもの（ジャパンファイン
スチール社製）を用いて，Mg 合金製のハブに３枚の翼部分を積層し，さらに切削仕上げしたものを示す．内部は中空である．切削仕上げ後には十分な精度と表面あらさが得られている．近年難燃性マグネシウム合金の開発が進んだこともあり，用途の拡大が期待される．
３）堆積させる金属材料を局所的に変更することにより，異なる複数種類の金属材料を使用した一体形状の造形も可能である．しかし，異種金属の組み合わせや接合条件によっては接合強度が低下するあるいは接合できないこともある．Ni
基合金 Inconel６００とステンレス鋼 SUS３０
４L の溶着金属
で引張試験片を作製し，境界部の接合強度を調査したところ，十分な接合強度を有していることがわかった４）．図５に２本のトーチを交互に用いて，外周部は耐食性の高い Ni 基合金を堆積させ，内部は比較的安価で耐食性もあるステンレス鋼を用いた一体造形物を示す．内部は格子状に造形されており，
材料消費量を抑制して造形物重量を低減し，冷却気体や液体を通す事も可能な構造となっている．異種金属を組み合わせた造形は，使用する金属材料の組み合わせや構造によっては，従来の加工方法では実現が難しい高機能製品の造形が可能となる．
４）切削加工との連携システム
AM による造形物には熱変形や残留応力による変形が生
じたり，溶融金属が偏在して固化するなどにより，想定した形状からずれて造形される場合がある．造形後の切削や研削□による仕上げ加工の際に，除去すべき表層は全て除去し，
シェ
ル構造の造形物の場合には肉厚を均一化することを可能とするための三次元形状測定と仕上げ加工時の位置調整法につい２はその例である．
ても開発を進めている５）．図１
WAAM では，高強度の金属素材の造形が迅速にかつニ
アネットシェイプに行えることが利点であり，一品ものの強度部材の試作や金型素材造形に適していると考えている．用意する素材は造形のベース材料と溶接ワイヤだけであり，無駄なく造形に用いることができ歩留まりも高い．切削，塑性
加工，あるいは AM で製作した部材の上にさらに付加造形することも可能である．また，切削加工などの除去加工のみ
では加工不可能な形状も容易に造形できる．専用の造形用
NC データを自動作成するシステムの開発や，切削仕上げとの複合化などが今後の課題である．
文 献１）笹原弘之，松丸哲史，上岡利人，他２名，溶融金属積層による傾斜壁の造形，日本機械学会誌論文集（C
編）
，
７
５，
７
５
７
（２
０
０
９）
２
４
３
５−２
４
３
９．
２）https : //www.gefertec.de/start/３）http : //prodways-raf.com
４）T. Abe and H. Sasahara, Dissimilar metal deposition
with stainless steel and nickel based alloy by wire andarc based additive manufacturing, Precision Engineering,４５
（２
０
１
６）
pp.３
８
７−３
９
５.
５）H. Nagamatsu, H. Sasahara, T. Hamamoto, Y. Mitsutake, Development of a cooperative system for wire
and arc additive manufacturing and machining, Additive Manufacturing,３１
（２
０
２
０）
,１
０
０
８
９
６.

特集５ コールドスプレーによるアディティブ・マニュファクチャリングの現状□

国立大学法人信州大学学術研究院（工学系）
榊
和彦

１．
はじめに
レーザや電子ビームによる金属のアディティブ・マニュ
ファクチャリング（以下，AM）が国内においても普及しはじめている．一方で，厚膜創生技術である溶射技術の一つであるコールドスプレー（Cold Spray 以下，CS）
を用いた AM
も，関係者以外にはあまり知られていないが実用化が進んでいる．その取り組みの成果が，昨年５月に横浜で行われた国際溶射会議ITSC２０１９などでもセッションとして取り上げ（１）
られ，Cold Spray Additive Manufacturing（CSAM）と
図１ 国際溶射会議 ITSC２００３（米国・オーランド）の展示会でコーして認知されている．本報では，CSAM について紹介する（２）．
ルドスプレーによる造形体の出展の一部：（a）アルミニウムの２．
コールドスプレーによる AM
まず，CS について簡単に紹介する．CS は材料粒子の融点よりも低い高々１００
０℃ 程度の作動ガスを先細末広形ノズ
ルで超音速流にして，その流れの中に粒子を投入して加速加熱して，基材に高速で衝突させて成膜する．他の溶射法と異なり材料粒子を溶かさないので，皮膜は酸化などの熱変質が抑制され，圧縮性の残留応力を帯びているため，１０mm 以

基材上への直径約２００mm，長さ約２m の銅の皮膜（米国・ASB Industries, Inc.），（b）各種の造形体（米国・Ktech Corporation）

図２ コールドスプレーを利用した部材直接造形技術（３）−12−Materials and Processing Division Newsletter

No.60 November 2020

図４ 国際溶射会議 ITSC２０
１
８での Impact Innovations GmbH のCS による造形体の出展の一部：（a）と（b）ロケットモーター
９％ 以上，のノズル（内面の銅：成膜速度率１０kg／h，付着率９７％ 以上，造形総質量４１kg（加
外周面のニッケル：１
０kg／h，９
工後の質量：３
６kg），造形時間４時間１０分）と銅の井形の造
図３ 実用化された CS 法による造形体の例：（a）φ１００mm アル

９０％ 以上，造形質量５kg，１時間），（c）チタ
形体（６kg／h，

ミニウムパイプ（肉厚１０mm）上に，５mm の純銅皮膜を成７％ 以上，７kg（加工後の質量：ン製の円形造形体（３kg／h，９形後に約５０mm の純銅フランジ部を成膜後，機械加工仕上げ

５．
５kg）
，２時間２
５分）
．
これらの造形状況は動画で閲覧できる（５）した導電部材，（b）φ１
３５mm×３m の SUS パイプ上に，１０mm の ZnAl 皮膜を成形した円筒ターゲット（プラズマ技研
工業
（株）
提供）

（c）粒子間の結合力が CS の作動ガス条件や施工条件に依存する（必要に応じて熱処理が必要）（d）造形用のガンとロボットなどの制御用ソフトの開発がこれから上の厚膜が容易に作製できる．よって，CS の研究者の一部
は，研究開発の始まった当初からその成膜速度の高さからも，レーザや電子ビームほどビーム幅を絞れないので小型の部
金属造形技術に使用しようとしていた．２０
０２年の ASM 主材には限度があるが，大型の部材を作製するには CS が適し催のワークショップ Cold Spray２
００２において，Pratt &ており，図１，３，４にも示したように特に，円形部材の造形
Whitney Space Propulsion 社の Jeffrey D. Haynes は，Poには強い．例えば，オーストラリアの Titomic 社は，自転
tential Cold Spray Applications for Aerospace Industry,
車のフレーム，直径１．
８m を超えるドローンの機体や航空
Cold Spray Technology と題して，ジェットエンジンや機部品を自社開発の９×６×１．
５m の大型の CSAM 装置でロケットエンジンノズルの部材製造への適用を検討中である（６）
製作している ．一方，図４（b）のような I 型，井型や Lことが報告された．また，図１に示すように２００
３年の国際形などの形状は，まだまだ開発の余地が残されているように
溶射会議 ITSC２
００３（米国・オーランド）の展示会にも CS思う．また，CS 特有の残留応力や CS 条件による粒子間結による造形体が出展されていた．国内でも，産学共同で行わ合力の差異などの問題点はあるものの，AM としてのポテ
れ筆者も加わった（財）
機械システム振興協会の平成１
６年度
ンシャルは十分有しており，さらなる技術開発に期待したいに調査研究で，図２に示す造形体の検討例が掲載されていし，筆者も取り組みはじめている．
（株）が CSる（３）．その後，図３に示すようにプラズマ技研工業
による造形体を実用化している．
３．
おわりに
国際溶射会議 ITSC２０１８（米国・オーランド）では，航溶射技術の一つである CS による AM について紹介した．
空宇宙関連国際会議の AeroMat との共催もあって AM が
細かな部品が不適であるが，大型の部品は適しており，比較
一番ホットな話題となっており，初日の最初のセッションが的付加価値の高い航空宇宙用の部材には，海外で適用検討が『Additive Manufacturing and Cold Spray Processing』で進んでいる．国内においても一部で実用化されており，今後あった（４）．展示会場でも，CS を出展するブースでは CS にが期待される．
よる AM の部材が多数展示されていた（図４）．また，PLENARY 講演で，Dr. JAMES RUUD（GE Global Research
参考文献
Principal Scientist）の発表の中にも，CS による航空機エ（１）例えば，Progress in Materials Science, １１
０
（２
０２
０）
ンジンの補修とともに，CSAM が報告されていた．
０
１
９.１
０
０
６
３
３）
１
０
０
６
３
３
（doi：
１
０.１
０
１
６／j.pmatsci.２
CSによる金属造形の長所と短所は以下のようになると思う．
（２）榊和彦，溶射技術，
３
８，
３
（２
０
１
９）
２
２−２
４．
（
３
）システム技術開発調査研究１
６−R−
１
７高速粒子衝突を＜長所＞
利用した革新部材創製に関する調査研究報告書−要旨−，（１）大気中での造形で，寸法の制約が少ない
機械システム振興協会，
（２
０
０
５）
．
（２）高い粉末供給量と付着率で，造形速度が高い（４）例えば，榊和彦，溶射技術，
３
８，
１
（２
０
１
８）
７
９−８
２．
（３）２種以上の金属材料の造形も比較的容易（５）Impact Innovations GmbH の CSAM の 動 画 Cold
Spray Additive Manufacturing−Part２：https : //＜短所＞
www.youtube.com/watch?v=DnVny̲pioJ 8（a）造形パターンが大きい（およそノズルの内径で直径約
（参照日２
０
２
０年１
０月１
８日）
５〜８mm 程度）
（６）Titomic Limited の CSAM の動画 Titomic's Past, Pr（b）圧縮性の残留応力が大きい
esent & Future−https : //www.youtube.com/watch?
v=fpFhjuSV 2 is 2019
（参照日２
０
２
０年１
０月１
８日）

−13−

No.60 November 2020

Materials and Processing Division Newsletter

機械材料・材料加工部門「部門賞・一般表彰」公募のお知らせ
第３技術委員会（表彰担当）
委員長 小林 秀敏（大阪大学）

機械材料・材料加工部門では，第９８期部門賞および部門一般表彰候補を下記の要領で公募します．自薦他薦を問わず奮ってご応募下さい．
＊公 募 締 切：２
０２０年１１月２７日（金）厳守＊推 薦 書 類：部門賞の推薦には，部門ホームページ（https : //jsmempd.com/award/awardnotification）
より申請用紙をダウンロードし，ご記入後下記へお送り下さい．
また，一般表彰の推薦には，件名を「部門一般表彰推薦」としたメールに，（１）賞の種別（優秀講演論文，奨励講演論文，新技術開発），（２）M&P での講演番号と登壇者，（３）講演表題を記入して，下記にお送り下さい．
＊被推薦者資格：各賞とも日本機械学会会員であることが受賞資格となります．
＊推薦書提出先：日本機械学会機械材料・材料加工部門（担当者 市原涼平）
下記宛に郵送ならびに電子メール（PDF）にてご提出ください．
〒１６０―０１
６ 東京都新宿区信濃町３５信濃町煉瓦館５階
電話 ０３―５３
６０―３５０６，E-mail : ichihara@jsme.or.jp

推薦された候補者は第３技術委員会で審査され，部門運営委員会で受賞者を決定します．結果は今年度中に本人に連絡し，次期（２０２１年度）のニュースレターに掲載するとともに，受賞者を２０２１年度年次大会開催時に表彰する予定です．なお，本件に関するご質問・お問合せ等は，第３技術委員会委員長（小林秀敏，E-mail : hkoba@me.es.osaka-u.
ac.jp）までお願いします．
各賞の概要（１）功績賞：機械材料・材料加工分野に関する学術，教育，出版，内外の交流など諸般の活動において，本部門の発展と進歩に積極的な貢献または顕著な業績のあった者に授与する．
（２）業績賞：機械材料・材料加工分野に関する研究または技術開発において，顕著な業績のあった者に授与する．

（３）国際賞：機械材料・材料加工分野における学術，
教育，出版などに関する国際的な活動を通し，本部門の発展と進歩に積極的な貢献または顕著な業績のあった者に授与する．
（４）部門一般表彰（優秀講演論文部門）：２０
２０年度に開催された機械材料・材料加工技術講演会において発表された
機械材料・材料加工分野の講演論文中，学術・技術の進歩発展に寄与したと認められる論文の著者を対象とする．
（５）部門一般表彰（奨励講演論文部門）：２０
２０年度に開催された機械材料・材料加工技術講演会において発表された
機械材料・材料加工分野の講演論文中，将来当分野の学
術・技術の進歩発展に寄与すると期待される若手講演登壇者（２０
２１年４月１日現在において３２歳以下の者）を対象とする．
（６）部門一般表彰（新技術開発部門）：機械材料・材料加工分野において本部門企画，担当，主催または共催の集会，出版物等において発表された新技術，新製品の開発者中，工業技術の進歩発展に特に貢献した者を対象とする．

２０２０年次大会報告
第１技術委員会委員長
野老山 貴行（名古屋大学）

２
０２０年度の年次大会は２０
２０年９月１３日（日）〜９月 ［S０４１］次世代３D プリンティング（１９）
１
６日（水）の４日間名古屋大学東山キャンパス（名古屋市 ［S０４２］伝統産業工学（４）
千種区不老町）を中心として，Web によるオンライン開催 ［J０４１］超音波計測・解析法の新展開（１１）
にて行われました．
［J０４２］異種材料の界面強度評価と接合技術（１
７）
コロナ禍による開催で，オンライン（Zoom 及び You- ［J０４３］セラミックスおよびセラミックス系複合材料（１０）Tube 配信）での学会開催となりましたが，講演者への質疑 ［J０２１］バイオマテリアルおよび細胞／組織のプロセス・力は従来の発表と遜色なく行われているように感じられました．
学・強度
（２
５）
このような難しい開催を運営していただいた実行委員をはじ ［J０３１］工業材料の変形特性・強度およびそのモデル化（４５）めとする皆様に感謝申し上げます．
［J０３３］先進複合材料の加工と力学的評価（３
１）
例年のような部門同好会は開催できませんでしたが，この ［J１２１］価値共創に繋げる１DCAE・MBD（１
３）
コロナ禍が早く終息し，以前のように皆様と同好会にて熱い ［J１３１］マイクロナノ理工学：nm から mm までの表面制
１）
情報交換できる日が来ることを祈っております．
御とその応用（２８１］交通・物流機械の自動運転（２
４）
機械材料・材料加工部門の関係する講演セッション，基調 ［J１３３］マイクロ・ナノ機械の信頼性（１
８）
講演，先端技術フォーラム，ワークショップは以下の通りで ［J２先端技術フォーラム：「デジタルマニュファクチャリングにす．各セッションの講演発表数は括弧内に記載の通りです．
よるものづくり革新」（７）
S：部門単独セッション
先端技術フォーラム：「バーチャルエンジニアリングにおけ
J：部門横断セッションる形状設計・計算・加工技術の現状
と未来」
（６）

−14−

Materials and Processing Division Newsletter

No.60 November 2020

２０２１年度年次大会のご案内と企画のご提案のお願い
第１技術委員会（年次大会担当）
山崎 泰広（千葉大学）
野老山貴行（名古屋大学）

知的材料・構造システム
自己治癒材料・システム（順不同）

２０２１年９月５日（日）から８日（水）までの４日間（ただし，５日（日）は市民開放行事の開催を予定）にわたり千
葉大学西千葉キャンパス（千葉県千葉市稲毛区弥生町１−３
３）を会場として，日本機械学会２０
２１年度年次大会が開催される予定です．２０２１年度年次大会では「グローバル社会の分岐点に機械工学は何をすべきか？」をキャッチフレーズとして，「５G IoT における機械」，「ダイバーシティ＆インクルージョン」，「新産業革命」の３テーマを掲げ，講演および各
種企画を実施する予定です．名古屋大学で開催された２０
２０
年度大会は残念ながら新型コロナ感染症の影響を受けてオンライン形式での開催となってしまいましたが，２０
２１年度大会は通常の対面形式の講演会と懇親会および部門同好会の開催に向け，現在，準備を進めているところです（開催形式の正式決定は年明けを予定しているとのことです）．
これまで本部門では単独で，あるいは，他部門と協力しながら多数の企画を提案・実施してきました．最近の年次大会
で本部門が参画した主なオーガナイズドセッションを下記に示します．下記に示す通り幅広いテーマのセッションが多数開催されており，貴重な情報交換の場となってきました．
次世代３D プリンティング
伝統産業工学
セラミックスおよびセラミックス系複合材料
減災・サステナブル工学
粉末成形とその評価
バイオマテリアルおよび細胞／組織のプロセス・力学・強度
工業材料の変形特性・強度およびそのモデル化
先進複合材料のプロセスと力学的特性評価
超音波計測・解析法の新展開
異種材料の界面強度評価と接合技術
セラミックスおよびセラミックス系複合材料
価値共創に繋げる１DCAE・MBD
マイクロナノ理工学：nm から mm までの表面制御とその応用
交通・物流機械の自動運転
マイクロ・ナノ機械の信頼性
材料力学・機械材料・材料加工とバイオエンジニアリ
ングエネルギー材料・機器の信頼性
ソフトマター・イノベーション
実験力学，数値解析を連成させる高品位皮膜創成技術

編集後記
はじめに機械材料・材料加工部門ニュースレター No．
６０，
AM 技術最前線の発行にあたり，ご多忙の中，ご執筆・ご協力を頂きました皆様に心より感謝申し上げます．本特集号の AM 技術は巻頭におきまして京極先生もご指摘の通り，
デジタル・マニュファクチャリング技術の一つであり，対面でのやり取りが難しくなったアフターコロナの ものつくりに於いても，デジタル図面から直接３次元造形物を造形できることから，主要な加工技術となると考えられます．本特集号が読者の皆様のアフターコロナの一助になればと思います．また，本誌に関しましてご意見・ご要望等が御座いまし千葉大学西千葉キャンパス 工学部・工学研究院

現在，２０２
１年度年次大会のオーガナイズドセッションのご提案を募集しており，皆様からの多数のご提案をお待ちしております．また，オーガナイズドセッションの他にも，
基調講演， 先端技術フォーラム， ワークショップ， 市
民フォーラム他，市民向け・子供向け行事（９月５日（日）開催）等の各種企画を募集しております．
（お申込み，お問
い合わせについては文末をご参照いただきますよう，お願いいたします．
）








末筆になりますが，２０
２
１年度年次大会の会場となる千葉
大学西千葉キャンパスは JR 総武線・西千葉駅前（徒歩約３分）で都内からも１時間程度と交通の便が良く，広い敷地に緑が多いキャンパスです．また，千葉県は海の幸に代表される食はもちろん，実は多数の造り酒屋の地酒も楽しめます．
是非，この機会に千葉大学西千葉キャンパスに足をお運び頂
ければ幸いです．実行委員はじめ千葉大学スタッフ一同，多数の方のご参加をお待ちしております．
各種企画のお申込み・お問い合わせ先：
第１技術委員会
２
０
２
１年度担当
千葉大学 山崎泰広：Y.yamazaki@chiba-u.jp

たら，赤坂（akasaka@mech.titech.ac.jp）までご連絡ください．
（広報委員会 赤坂大樹）

発

−15−

行

発行日 2020 年 11 月 30 日

〒 160―0016 東京都新宿区信濃町 35 信濃町煉瓦館
一般社団法人 日本機械学会 機械材料・材料加工部門
第 98 期部門長
大津 雅亮
広報委員会委員長
赤坂 大樹
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