モノづくりの未来を拓く研究機関でEOSが活躍
国家プロジェクトから生まれたAMの中核的拠点

　大阪大学 大学院工学研究科附属 異方性カスタム設計・AM研究開発センター（以下、阪大AMセンター）は、AMを主体とするモノづくりのイノベーションを探究する研究機関です。日本の大学で唯一、合計4台の金属3Dプリンターが稼働しています。高スペックの金属3Dプリンターを活用しながら、産学官連携による高付加価値な製品の実用化を目指す阪大AMセンターで、2台のEOS M 290が活躍。異方性構造・組織制御、新材料開発、計算機シミュレーション、インプロセスモニタリング等、AMに関わる幅広い研究開発が進められています。

　阪大AMセンター設立の契機は、内閣府の「戦略的イノベーション創造プログラム（以下、SIP）」への参画でした。また、大阪大学 工学部・工学研究科が設定している「Techno Arena」の重点12分野の一つに「デジタル造形工学」があり、その中枢としての役割も担っています。同センター長である中野貴由教授は「関西地区にAMに関する研究・開発拠点を作ることを目的にスタートしました。SIPでの取り組みとして、3D造形の異方性構造・組織制御や計算機シミュレーション技術の高度化、航空宇宙材料を中心に等方性・異方性機能制御のデータベース構築と逆問題解析によるプロセスパラメーターの最適化などを推進してきました。当センターには、AMに関わる研究開発を推進するため、さまざまなバックグラウンドを持った研究者が集まり、基礎研究から応用研究、実用化を見据えた取り組みを行っています。“関西から全国へ、全国から世界へ”がキャッチフレーズで、いずれAMは産業の大きな柱になると確信しています」と話します。さらに「研究開発の中で、2台のEOS M 290は重要な役割を果たしています。XAMの協力でこれらの装置を常に最高の状態で維持できていることは非常に重要であり、研究者としてありがたく感じています」との評価をいただいています。

部位ごとに、材質・形状を同時に制御して
作られるインプラント

　AMの研究を続ける中で、新たな材料開発も進められています。従来よりも優れた力学特性、耐腐食性を持つステンレス鋼や、高強度を維持しながら1400℃でも使用可能な複相シリサイド合金が開発されています。シリサイド合金は、高融点金属のモリブデンとシリコンとを組み合わせたもので、加工が難しいという課題がありましたが、原子配列や組織を制御することで、複数方向への高い強度と延性を実現した複相シリサイド合金などの新材料の開発につながっています。また、アルミ合金や銅合金などレーザーの反射率が高くて入熱が困難な材料でも造形物を緻密化したり、原子配列を制御して造形物を高付加価値化する研究が進められています。

もう一つの重要な研究として、インプロセスモニタリングと計算機シミュレーション、逆問題解析の連携があります。中野教授によると「AMで製品を作る側の責任として、品質保証をどのように行うかが課題です」と指摘します。EOSのモニタリングシステムで造形中の現象を監視して、その情報を基に計算機シミュレーションします。造形中に不具合があればフィードバックし、その場で修正することで最終製品の品質を保つことが可能になります。計算機シミュレーション活用に関しては、材料の結晶構造を最適化するためのプロセス条件を導くための逆問題解析の研究も推進しています。高強度耐熱材料を創製するための条件をAIで予測するといったことが可能になるとのことで、AIを用いるAMシステムの研究も最重要なテーマとして位置付けてられています。