3Dプリンター造形は、従来の金型成形に比べて開発の簡略化･コスト削減および複雑形状の成形が可能なことから、自動車業界をはじめ取り入れる企業が増加しています。ここでは、粉末焼結積層法 (SLS) により造形したPP製試験片について機械強度と造形状態について調べた事例を紹介します。

機械強度に影響を与える要因として、3Dプリンター造形時のレーザーエネルギー (E_laser) に着目しました。E_laserを変えて試験片を造形し、引張試験を実施した結果、造形時のE_laserの大きさによって強度や伸びに差が生じることが分かりました。

引張試験片の破面解析より、｢E_laser：強｣は破壊起点で延性破壊を生じており、引張の負荷に耐えていたことが示唆されます。また断面観察より一様な組織が認められ、レーザーによる熱入力が均一になされていると考えられます。しかし、｢E_laser：弱｣では破面に原料粉末の溶け残りが認められ、この部位が破壊起点となっていました。さらに、｢E_laser：弱｣の破断部はつかみ部から平行部へと形状が切り替わる境目であり、この部位で熱入力が不安定となり、溶け残りが生じた可能性があります。このようにE_laserが十分でない場合、破壊起点となる成形不良が形成され、期待する強度が得られません。
破面解析や断面観察を行うことで、機械強度や伸びに影響を与える因子を把握し、3Dプリンター造形品の機械強度改善につなげることが可能です。