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No.22 Oct., 2013

JWRI, Osaka University
Smart Processing Research Center

News Letter

大阪大学接合科学研究所 スマートプロセス研究センター

ハイブリッドファイバーレーザ搭載型

金属の 3D プリンタ開発

3D プリンタは、三次元積層造形装置とも呼ばれ、材料を一層ごとに溶融・凝固を繰り返して、連続的に積み上げて立体モデルを製作する技術です。スマートビームプロセス学分野は、現在参画中の NEDO プロジェクト「次世代素材等レーザー加工技術開発プロジェクト（平成 22 年度 - 平成 26 年度）」にて「ハイブリッドファイバーレーザ搭載型金属の 3D プリンタ（上図）」を技術研究組合「次世代レーザー加工技術研究所 (ALPROT)」と共同開発しました。当分野はALPROT の古河電気工業㈱ と ㈱片岡製作所とハイブリッドファイバーレーザ開発を担当し、ALPROT の（独）産業技術総合研究所と ㈱アスペクトは造形部開発を担当しました。ハイブリッ
ドファイバーレーザは、パルスファイバーレーザと CW ファイバーレーザを同軸ビーム化した複合重畳レーザです。

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No.22 Oct., 2013

レーザ積層技術を3D プリンタ開発へ展開！
チタン合金（Ti-6Al-4V 合金）は、軽量、非磁性、優れた機械的特性、耐食性、生体適合性を有するため、硬組織代替材料として生体移植材料に広く応用されています。3D プリンタ（三次元積層造形）による生体材料創製は、従来の切削加工や鋳造加工では実現できなかった形状を成型することが出来ます。チタン合金粉末にレーザを照射すると、露光部が選択的に局所加熱され、金属が溶融します。レーザ照射が終わると溶融した金属は凝固するため、露光部のみが成型されます。これを一層毎に溶融・凝固を繰り返して連続的に積み上げ 3 次元モデルを成型します。スマートビームプロセス学分野では、研究テーマとして取り組んできたレーザによる積層技術開発で得られたレーザとレーザ照射システム開発および金属粉末溶融凝固に関する知見を「金属の次世代 3D プリンタ」開発に展開するために現在参画中の NEDO プロジェクト「次世代素材等レーザー加工技術開発プロジェクト」にて金属用 3D プリンタに搭載するハイブリッドファイバーレーザを開発しました。市販されている金属用 3D プリンタは、連続発振（Continuous wave: CW）のレーザが用いられておりますが、当分野では、古河電気工業 ㈱ と㈱ 片岡製作所と協力し、パルス幅 100ns, 繰り返し周波数 1MHz および平均出力 150W のファイバーレーザを開発するとともに、これを当プロジェクトにて古河電気工業 ㈱ が開発した平均出力 250W の Quasi-CW ファイバーレーザと同軸ビーム化することで平均出力 400W のハイブリッドファイバーレーザの開発に成功しました。パルスファイバーレーザを重畳させることで、粉末の溶融による造形に加え焼結による造形も期待できます。チタン合金粉末の溶融および焼結を制御した造形が可能になれば必要な場所に必要な機能・構造を有する生体材料等の造形物の創製が可能となります。
当分野のレーザ積層技術は、本年 4 月に開設された大阪富士工業「先進機能性加工」共同研究部門にて阿部信行特任教授、山﨑裕之特任准教授、林良彦特任助教を中心に耐摩耗性、耐腐食性材料を付与した材料表面の高度機能化技術の開発に展開しています。

ハイブリッドファイバーレーザ搭載型金属の３Ｄプリンタにて成形された
Ti-6Al-4V 合金の造形物

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No.22 Oct., 2013

行事報告
第 10 回 産学連携シンポジウム
接合科学研究所における産学連携活動の一環として、毎年 6 月に産学連携シンポジウムを開催しています。今年度は 6 月 25 日（火）に大阪大学中之島センター において、第 10 回となるシンポジウムを開催いたしました。学外の民間企業より 50 名の皆様にご参加いただき、学内からの参加者 33 名を交え、活発な意見交換が行われました。本研究所の教員による研究シーズの公開や、溶接・接合科学の将来ビジョンに関する発表に加えて、これまでの産学連携の大きな成果となる、共同研究講座の現状につい ても、協力企業より紹介がなされました。コーヒーブレイクならびにシンポジウム後の交流会においても、今後の産学連携につながる親密な意見交換がなされ、大いに盛り上がる中で閉会となりました。

日台二国間ワークショップ2013 年 5 月 23 〜 24 日に本研究所において、国立台湾大学材料工学科と本研究所による二国間ワー
クショップ Materials Design and Joining (MDJ2013) が開催されました。このワークショップは、本学未来戦略推進事業「東アジア接合研究連携拠点ネットワーク形成事業」の一環として締結された学術交流協定（2012 年 12 月 5 日）に基づいて企画されました。同大学材料工学科より学科長の Kao 教授を含む 18 名の教員・学生が来所し、また本研究所から片山所長を含む 19 名の教員・学生が参加しました。5 月 23 日に本研究所の施設および設備の見学会、5 月 24 日に講演会と国際交流会が行われました。今後は両者の学術交流がより進むものと期待されます。

OPTICS & PHOTONICS International Exhibition 2013

レーザー EXPO

4 月 24 日 − 26 日 に 神 奈 川 県 横 浜 市、 パ シ フ ィ コ 横 浜 で 開 催 さ れ た 国 際 展 示 会「OPTICS &PHOTONICS International Exhibition 2013 レーザー EXPO」に特別招待枠の出展依頼を受け、スマートビームプロセス学分野が出展しました。当分野の研究テーマである新機能性環境材料や生体材料創製のためのレーザプロセス開発に関する研究を紹介するとともに、現在参画中の NEDO プロジェ
クト「次世代素材等レーザー加工技術開発プロジェクト」にて古河電気工業と共同開発したパルスファイバーレーザを展示しました。会期中、展示会は大盛況で、当分野の研究活動・成果をたくさんの方に発信することができました。

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No.22 Oct., 2013

行事案内
国際会議 IJS - JW2013
本センターの教員から数名の教員が実行委員に加わる形で、接合科学研究所主催の摩擦攪拌接合と先進接合テクノロジーに関する下記の国際会議を開催します。
日時：平成 25 年 11 月 6 日（水）〜 8 日（金）場
所：ホテル阪急エキスポパーク

共同研究成果発表会
本センターの共同研究成果を多くの方々に公開する場として、共同研究成果発表会を下記の日程で開催します。
日時：平成 25 年 11 月 12 日（火）場
所：大阪大学接合科学研究所 荒田記念館

大阪大学接合科学研究所

東京セミナー

本センターの教員・研究者ならびに拠点共同研究員などによる公開セミナーを下記の日程で開催いたします。
日時：平成 25 年 12 月 12 日（木）場
所：キャンパスイノベーションセンター東京
プログラムなどの詳細は、研究所ホームページをご参照下さい。

受賞

小溝裕一（信頼性評価・予測システム学分野）

平成 25 年 4 月 18 日
竹本正（富士電機パワーデバイス・スマート接合共同研究部門）

平成 25 年 4 月 18 日
篠永

東吾、塚本雅裕、阿部

溶接学会特別賞（一般社団法人溶接学会）

雅裕、阿部平成 25 年 5 月 7 日
塚本

溶接学会業績賞（一般社団法人溶接学会）

信行（スマートビームプロセス学分野）

第 79 回レーザ加工学会優秀ポスター賞（一般社団法人 レーザ加工学会）

信行（スマートビームプロセス学分野）

平成 25 年 5 月 22 日

スマートプロセス学会論文賞（一般社団法人 スマートプロセス学会）

伊藤雄一郎（スマートビームプロセス学分野）
平成 25 年 5 月 31 日
小溝

優秀論文発表賞（一般社団法人 レーザー学会）

裕一（信頼性評価・予測システム学分野）

平成 25 年 6 月 6 日
竹本

第 33 回レーザー学会年次大会

学術功績賞（林賞）（一般社団法人 日本熱処理技術協会）

正（富士電機パワーデバイス・スマート接合共同研究部門）

平成 25 年 6 月 12 日溶接学会業績賞（一般社団法人 溶接学会）
阿部浩也 ( スマートコーティングプロセス学分野 )平成 25 年 8 月 2 日
塚本大阪大学総長顕彰（大阪大学）

雅裕（スマートビームプロセス学分野）

平成 25 年 8 月 2 日

大阪大学総長顕彰（大阪大学）