JP2019510870A - 金属ガラスから3次元物体を付加製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下の組成式:Cu:40重量% Zr:58重量% Al:2重量%を有するアモルファス粉末を、100W Nd:YAGレーザーを備えたRealizer SLM−50装置で選択的に溶融した。層の厚さは50μmであった。全ての層は2回溶融し、最初は200mm/sのビーム速度および8・104W/cm2の表面出力密度で溶融し、レーザーパスは50μm幅で連続して実施し、次に106W/cm2の表面出力密度および2000mm/sのビーム速度で層を再溶融し、レーザーパスは50μm幅であり、連続する路程は1mm離れていた。
以下の組成式:Mg:43重量% Zn:53重量% Ca:4重量%を有するアモルファス粉末を、400W Nd:YAGレーザーを備えたSLM 280HL装置(SLM Solutions)で選択的に再溶融した。層の厚さは100μmであった。アモルファスコアの全ての層は2回溶融し、最初は100mm/sのビーム速度および104W/cm2の表面出力密度で溶融し、レーザーパスは200μm幅で連続して実施し、次に5・105W/cm2の表面出力密度および5000mm/sのビーム速度で層を溶融し、レーザーパスは100μm幅であり、連続する路程は1mm離れていた。
以下の組成式:Fe:87.160重量% Cr:2.4重量% Si:6.41重量% B:2.51重量% C:1.60重量%を有し、53μm未満の粒径を有するアモルファス粉末を、100W Nd:YAGレーザーを備えたRealizer SLM−50装置で選択的に溶融した。層の厚さは50μmであった。結晶許容量の全ての層は100mm/sのビーム速度および1.8・105W/cm2の表面出力密度で1回溶融し、レーザーパスは100μm幅であり、連続して実施した。結晶許容量の厚さは2mmであった。アモルファスコアの全ての層は2回再溶融し、最初は100mm/sのビーム速度および1.8・105W/cm2の表面出力密度で溶融し、レーザーパスは100μm幅で連続して実施し、次に106W/cm2の表面出力密度で層を再溶融し、レーザーは20μsのパルス持続時間でパルスモードにおいて操作した。アモルファスコアは、40μmの周期を有する正方格子、2つの連続した再溶融したスポットが1mm以上離れるように照射されるスポットを含むノードで覆った。次に、構築したプレートから切断した試料を静圧圧縮成形法によって高密度化した。次いで結晶許容量を機械的に除去し、物体を酸で清浄にした。
以下の組成式:Al:70重量% Si:12重量% Ni:18重量%および53μm未満の粒径を有する粉末を、テープをミリングすることによって得た。次いでそれを、100W Nd:YAGレーザーを備えたSLM−50装置(Realizer)で選択的に溶融した。層の厚さは40μmであった。物体は足場状結晶許容量で支持された円環体の形態を有した。結晶許容量の全ての層は、250mm/sのビーム速度および2・105W/cm2の表面出力密度で1回溶融し、レーザーパスは65μm幅であり、連続して実施した。アモルファスコアの全ての層は、最初に250mm/sのビーム速度および2・105W/cm2の表面出力密度で再溶融し、レーザーパスは65μm幅で2000mm/sの速度で連続して実施し、次に6・105W/cm2の表面出力密度で再溶融し、レーザーパスは100μm幅であり、連続して再溶融した2つの路程は300μm離れていた。許容量は機械的に除去した。
8:1:1の質量比のタングステン、ケイ素およびホウ素の純粋な粉末の混合物を、400W Nd:YAGレーザーを備えたSLM 280HL装置(SLM Solutions)で選択的に溶融した。層の厚さは80μmであった。物体は、ベースプレート上で直接調製した円筒の形態を有し、500μmの厚さを有する許容量で囲まれた。結晶許容量の全ての層は、500mm/sのビーム速度および8・105W・cm2の表面出力密度で1回再溶融し、レーザーパスは50μm幅であり、連続して実施した。アモルファスコアの全ての層は、最初に500mm/sのビーム速度および8・105W/cm2の表面出力密度で溶融し、レーザーパスは70μm幅であり、連続して実施した。次いでアモルファスコアの層は、2000mm/sのビーム速度および2・106W/cm2の表面出力密度で再溶融し、レーザーパスは100μm幅であり、連続した再溶融路程の間で50msの間隔を使用した。許容量はエッチングによって除去した。
Claims (12)
- 本発明によるレーザービームまたは電子ビームによる合金材料の連続層の溶融プロセスを利用して金属ガラスから3次元物体を付加製造する方法であって、全ての材料層は、第1の溶融において結晶溶融トレースを生じるパラメーターを使用して2回溶融され、連続して溶融したビーム路程は互いに接触し、さらに、再溶融においてアモルファス溶融トレースを生じるパラメーターが使用され、連続して再溶融した路程またはスポットは互いに接触せず、および/または連続的な路程もしくはスポットの走査の間、10msより短くない間隔が維持され、第1の再溶融における表面出力密度は第2の再溶融における表面出力密度よりも低いことを特徴とする、方法。
- アモルファス再溶融において、連続して再溶融された路程またはスポットは、300μmより短くない距離離れていることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の溶融が、10〜2000mm/sのビーム速度および104〜5・105W/cm2の表面出力密度により実施されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記再溶融が、200〜5000mm/sのビーム速度および5・105W/cm2超の表面出力密度により実施されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記再溶融が、5・105W/cm2超の表面出力密度によりパルスで実施されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 製造された物体の断面を構成する材料の層およびそれを囲む材料の層を前記第1の溶融において溶融し、さらに、前記再溶融において、アモルファス溶融トレースを生じるパラメーターが前記物体の断面のために使用され、前記層の残りの部分に関して、結晶溶融トレースを生じるパラメーターが使用されるか、または前記層のこの部分が除かれることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 製造された物体の断面に関しておよび前記層の残りの部分に関して異なる溶融パラメーターが前記第1の溶融において使用されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 製造された物体の断面でない材料の部分に関して、各層の複数の結晶溶融が使用されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 初期材料が粉末、シート、小片またはワイヤの形態であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1種の金属ならびに少なくとも1種の半金属および/または非金属を含む二元または三元合金が開始材料として使用されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記金属が、鉄、タングステン、亜鉛、ニッケル、チタン、マグネシウム、アルミニウム、イットリウム、カルシウムであることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記半金属および/または非金属が、ケイ素、ホウ素、炭素、リンから選択されることを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。
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