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粉体展延性分析装置 SpreadStation Powder Analyzer

粉体展延性分析装置
SpreadStation Powder Analyzer

粉体の展延性(スプレッドアビリティ)を分析する装置で、粉体層形成時の広がり具合を分析します。パウダーベッド等を形成するプロセスにおける粉体の広がりを試験段階で詳細に研究でき、層形成に適する粉体設計、操業条件の研究開発に役立ちます。

  • 概要
  • 特徴
  • 仕様
  • 導入事例事例

 SpreadStation Powder Analyzer (スプレッドステーション粉体展延性分析装置)は、粉末を実際に層に広げ、粉体層の重量変化、層高さ、画像を独立して測定し、粉末の広がりやすさを分析します。
 粉体は、フィーダーと散布プレートを含む散布装置に装填されます。 散布装置がビルドプレート上にあり、底部に調整可能なギャップがあることで、粉体層の厚さを制御します。 ビルド プレートを回転させて、散布装置とビルド プレートの間に直線運動を生じさせます。 この直線運動により、粉体がビルド プレートの層に広がります。 作成された粉体層の画像が撮影され、レーザー距離センサーを使用してレイヤーの厚さが測定されます。 次に、スクレイピングブレードによって層をビルド プレートから取り除き、重量を測定します。
フィーダーは角度変更可能なものなど3種、散布プレートは平板など3種ございます。

 SpreadStation には最大 4 つのスプレッダーを装備でき、ビルド プレートはソリッド プレートまたはパウダー ベッドにすることができます。
 散布速度は 1 ~ 300 mm/s の範囲でプログラム可能です。 塗布層の厚みは20マイクロメートルから2ミリまで設定可能です。 ビルドエリアは250℃まで加熱できます。

評価イメージとして伸びの良い合金と伸びの悪い合金の画像を示します。

 

測定

SpreadStation によって作成された層は、3 つの独立した測定システムで分析され、独立したデータが得られます。測定システムは次のとおりです。
1) 重量システム
2) レーザー三角測量距離システム
3) イメージングシステム

・重量システム
散布される粉体の質量を経時的に測定します。ロード セルを使用して粉体の質量を測定し、24 ビット A/D コンバータを使用してロード セルの読み取り値をデジタル化します。出力データは以下です。
展延効率: 拡散密度と材料密度の比率です。 展延効率 100% は、展延層が材料の固体層と同等であることを意味し、展延効率 0% は層に粉末がないことを意味します。
展延層密度:  粉体層の密度、単位はg/cm3
展延排出速度: スプレッダーから時間の経過とともに出る粉体の質量、単位はg/cm
展延層均一性: 試験開始から試験終了までの層密度の均一性、単位 %

・レーザー三角測量システム
作成された粉体層の厚さを測定します。出力データは以下です。
層の厚さ: 経時的に測定された粉末層の厚さ、単位はマイクロメートル
層の厚さの均一性: 粉体層の厚さの不均一性、単位 %

・イメージング システム
イメージングシステムは、作成された粉体層の画像を収集するデジタル カメラと LED で構成されています。 次に、画像解析ソフトウェアを使用して、層の品質に関する情報を抽出します。
面積被覆率:  画像の総面積に対する粉末で被覆された画像の面積の比率で、単位は % です。
チャネル検出: 粉体層であるチャネルがあるかどうかを判断し、チャネルの幅、単位 % チャネル、幅ミリメートルで出力します。
波の検出: 画像解析ソフトウェアは、粉末層に波があるかどうかを判断し、その幅、単位 % 波、幅ミリメートルで出力します。

測定例

SUSサンプルの例です。150μmの高さ設定で塗工速度を上げながら、平らな固定展延プレートを使用した結果です。

 

展延速度 展延効率 層密度 展延比率 層厚さ
50 mm/s 49.3% 3.95 g/cm3 206 mg/cm 158 um
100 mm/s 38.3% 3.06 g/cm3 157 mg/cm 117 um
150 mm/s 31.4% 2.51 g/cm3 129 mg/cm 100 um
200 mm/s 22.8% 1.83 g/cm3 94 mg/cm 72 um

 

 

  • 特徴

・粉体層形成時の実際の展延性を試験的に評価

・4測定同時

・製造に適したフィーダー、散布プレートの選択

・粉体層の重量変化、層高さ、画像を独立して測定

 

  • 仕様
展延速度 10-300 mm/sec
層高さ 20-2000 um
ビルドプレート 固体平板または粉体ベッド
サンプルサイズ 5~25 cm3
温度 室温~250℃
移動距離 制限なし (通常100 cm程度)
同時層形成 4層
分析時間 2分程度(通常)

 

  • 導入事例

・3Dプリンタ用粉体

・粉体塗装

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