粒子图像分析仪Morphologi 4与粉体流动分析仪FT4的应用实例：对兵库县立大学柳谷教授的采访

我们采访了兵库县立大学产学合作研究推进机构金属材料研究中心的柳谷教授。在金属材料研究中心，已经引进了粒子图像分析仪Morphologi 4和粉体流动性分析仪FT4。本文中，我们了解了教授目前进行的研究内容及其应用，以及Hyogo Metal Belt Consortium的活动。

我们询问了柳谷教授当前主要进行的研究内容。

在3D打印技术中，激光粉末床方式被广泛使用。我们研究的是用于这种方式的金属粉末材料。激光粉末床方式使用的材料几乎可以说都是通过气体雾化方式生产的粉末材料。气体雾化方式材料被激光粉末床选用的原因是其球形且具有良好的流动性。此外，这种材料在3D打印之外的许多用途上也有应用的记录。因此，3D打印机制造商在开发打印设备时，将气体雾化方式材料作为标准使用。

不过，通过水雾化方式生产的材料成本比气体雾化方式更低。这是因为水雾化粉末一直用于烧结领域，生产性好。为了3D打印机未来的普及，我们认为，成本低廉是使用材料的重要考虑因素。

偶然看到爱普生原子公司生产的粉末时，发现其与气体雾化相似，也是干净的球形粉末。我认为这可能也可以用于3D打印。与当前使用的气体雾化粉末材料相比，发现爱普生原子公司的粉末非常相似。因此，尝试将其用于激光粉末床，结果运用顺利！

查看后发现，水雾化材料主要为MIM（金属注射成形法）生产，为了生产优良的表面性状产品，尝试加工成尽可能球形，这也使其可用于激光粉末床。

展示了水雾化粉末的造型。六个齿轮在自转的同时做公转运动，这是行星齿轮的造型例子。这六个齿轮并非后期嵌入，而是从造型开始时就沿厚度方向一体成型，是3D造型的一大特点。

在研究中如何使用马尔文·帕纳利的设备？

曾有机会使用粒子图像分析仪Morphologi 4。因了解到可以测量颗粒形状，故选择使用。在采纳水雾化方式材料时，需要通过图像查看颗粒形状，因此选择了Morphologi 4。

此外，通过Hyogo Metal Belt Consortium的活动，也需要测量其他粉末材料的物性。比如，通过等离子融合法制成的材料，该方法可以制作金属与陶瓷复合材料，与其他方法相比更接近真圆。因此，需要利用Morphologi进行细致的粒子形状测量。

使用粉体流动性分析仪FT4的理由在于评估水雾化粉末的流动性。相比于气体雾化粉末，水雾化粉末通常颗粒较小，流动性差，无法通过JIS标准测试来评估。然而FT4能够量化剪切力和粘性阻力，适用于流动性评估。这是这一设备的优势。通过FT4来确认流动性水平，设备引进后很快就受到协会合作研究企业的请求使用。

使用我们设备的感想。

如Morphologi 4这样的图像解析设备，过去给人的印象是测量时间很长。特别是与激光衍射法相比，测量时间显得格外长。然而，随着计算机处理能力的提高，测量时间大幅缩短，令人惊讶。此外，因为应用于显微镜，操作也易于掌握。可获得丰富的测量数据，进行细致的图像分析，非常适合本协会的活动。设备引进后，很多企业表示希望使用。最重要的是，所需粉末量非常少，用量接近于铲子的一点点即可，这对节约珍贵材料非常关键。

对于激光粉末床材料，流动性与粉末形状信息非常重要。FT4能够定量化流动性，实现全面分析。FT4设备具有独特的参数设置，可比较不同粉末的数据，进行相对性检验。相信FT4能获取与粒子表面性状相关的数据。Morphologi 4与FT4连接起来，充分利用两设备，是一种非常有趣的装置。结合应用这两种设备取得的研究成果将于世界PM2024（横滨）上展示。同时，11月也会在formnext 2024（法兰克福）的Hyogo Metal Belt Consortium联合展台展示研究成果。

请告诉我们关于未来的研究内容及Hyogo Metal Belt Consortium的活动。

计划继续研究激光粉末床方式中的水雾化法。此外，大学在推进研究时，出于从粉末开始检验的想法，启动了协会活动。目前研究涉及气体雾化、水雾化、等离子融合等多种材料。

例如，在等离子融合法中，可制作复合材料。曾接到过处理等离子融合法材料的企业的咨询，并以此新材料进行3D打印。未来可能需要研究新材料物性，例如圆度及流动性。

探索以往未研究过的合金组成，理解其物性至关重要。通过此举，我们相信有更多可能性可以探索。

关于Hyogo Metal Belt Consortium

濑户内海沿岸聚集了日本屈指可数的金属材料制造与加工技术，形成“兵库金属带”。建设“金属新材料研究中心”以促进产业附加值，通过开展材料研究与开发以满足次世代产业所需的硬度、耐热性及微细加工性为目标。支持致力于金属用3D打印机引进与应用的中小企业，与先进技术企业合作，开展产学合作技术支持。在协会中，提供技术咨询、经营咨询、共同研究、研讨会及实习，此外，还有种子与需求匹配发布会，作为企业推广及学习他企业技术的场所，受到好评。即便是没有兵库县事业所的会员也可以入会、参加，若有兴趣请联系我们。

Hyogo Metal Belt Consortium官方网站

联系方式：kinzoku@eng.u-hyogo.ac.jp

采访的教授

Hyogo Metal Consortium
兵库县立大学 金属新材料研究中心
副主任 特任教授
柳谷 彰彦教授

个人简介
1981年加入山阳特殊钢株式会社，从事金属粉末业务启动，2018年担任兵库县立大学特任教授，2019年担任大阪大学聘任教授。致力于金属粉末的研究、产品开发及实际应用。2016年~2021年任TRAFAM理事。2019年设立Hyogo Metal Belt Consortium，目前担任兵库县立大学金属新材料研究中心副主任及协会副主席，专注于金属3D叠层造型的研发与普及活动。2020年日本粉体粉末冶金协会3D金属叠层造型委员会干事。2010年日本金属学会技术奖，2022年获得粉体粉末冶金协会技术贡献奖等。