AM四方山話　#8　金属材料とTRL

材料の開発

　皆さんはTRLという言葉をご存じでしょうか？

技術成熟度レベル（Technology Readiness Level、TRL）のことで、新技術の開発のレベルを評価するための基準です。1974年にNASAによって提唱されました。全部で9段階あり、ウィキペディアによるとTRL1は基礎理論の着想段階、TRL9が最終段階、実運用となっており、性能保証ができる完成した製品になっているということですね。EOSではこの概念を材料にも適用しています。

粉末床溶融結合（Powder Bed Fusion、PBF）に使える材料を開発するには非常に多くの時間が必要となります。金属の場合、ターゲットとなる金属の粉末の生成に始まり、その粉末層を実用的な密度で溶融再凝固させて、なおかつ収縮による反りを抑え、材料の持つ機械的性能を達成させることが必要となります。その過程で最も時間のかかる部分が造形パラメータの探索ということになります。

パラメータといってもレーザパワー、スキャン速度、スキャン密度、スキャンストラテジー、造形雰囲気、温度等々、EOSの装置は250種ほどのパラメータがあります。

積層厚や材料の粒度分布などが変われば溶融再凝固の挙動も全く違ったものになるので、周到な開発計画と膨大な数のトライ・アンド・エラーが必要となります。

したがってこの材料開発、即ちパラメータ探索という作業は何年にもわたることもあります。開発が完了すれば、材料とそれを造形するためのパラメータのセットとしてリリースされます。

新しい材料へのニーズ

　開発に時間がかかる一方で、航空宇宙、タービン、EV、医療など様々な分野で新しい材料への要求がますます高まっています。

これらの要求に対して開発が完了するまで材料のリリースを控えるというのは、ユーザーにとってもメーカーにとっても大きな機会損失なると考えたのでしょうか。最近EOS はTRL3 ～ TRL6 の開発途上の材料をCore プロダクトとしてTRLを明記したうえでリリースしています。

開発中の材料なので誰でもが簡単に購入できてそのまま問題なく使えるというものではありませんが、ターゲットとするアプリケーションに使えるような新しい材料をいち早くトライできるというのは大きなメリットであり、材料開発の期間短縮にも貢献するのではないかと思います。

今後、いろんなテーマでユーザーと協働での開発が活発になるような予感がします。

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