１秒間に10万度以上の速度で固まる

金属３Ｄプリンタを利用し、金属のかたちだけでなく機能も自在に操ることに挑戦しています。

３Ｄプリンタ（積層造形もしくは付加製造とも呼ばれます）技術のひとつである金属粉末を用いたレーザ粉末床溶融結合（Laser Powder Bed Fusion: L-PBF）法では、普通の製造法で造れない複雑なかたちの金属部品を造ることができます。レーザを用いた３Ｄプリンタで製造された金属造形体は、とても速い速度（１秒間に10万度以上）で液体から固体に変化する過程を通して造られます。

非平衡状態により物性が変わる

私たちの研究は、金属造形体がこれまでにない非平衡状態であることに注目しました。この金属３Ｄプリンタによる非平衡状態の創出は、私たちの身の回りにありふれたアルミニウム（Al）の性能を飛躍的に向上させるだけでなく、これまでの常識とは異なる物性を生み出します。

アルミニウム＋鉄は脆くなるはずだが

これまで、最も一般的な金属元素である鉄（Fe）を含むAlの金属３Ｄプリンタに関する研究を世界に先駆けて進めてきました。一般に、AlへのFe元素の添加は素材を脆くし、大気中での劣化を促進するため避けられています。そのため、自動車業界など多くの技術者から「何を目的に研究しているの？」と言われてきました。

しかしFeを含んだAlの３Ｄプリンタ造形体は、普通の製造法で生成しない微細な準安定相を持ち、特に200℃以上の高温における強さを飛躍的に向上させることを明らかにしました。このような常識と異なる発見に着想を得て、Alにとって有害と信じられてきたFe等の遷移金属元素の組み合わせを利用し、３Ｄプリンタの特性を最大限に活かす新たな材料の設計を目指します。