ディジタルモックアップ装置を用いた鉄鋼材料レーザー加工プロセスのフロントローディング

Front-loading method for laser processing of metallic materials with a digital mock-up system

村松 壽晴

Muramatsu, Toshiharu

レーザー加工において、意図した性能や製品を実現するためには、ここで発生する溶融・凝固現象などを含む複合物理過程を把握した上で、レーザー照射条件などを適切に設定する必要がある。しかし、この条件適切化作業は、繰返しによる膨大なオーバーヘッドを伴うのが一般的であり、多品種少量生産などを指向する産業分野へのレーザー加工技術の導入を阻害する一因ともなっている。原子力機構では、加工材料にレーザー光が照射されてから加工が完了するまでの複合物理過程を定量的に取扱えるようにするため、ミクロ挙動とマクロ挙動とを多階層スケールモデルにより接続した計算科学シミュレーションコードSPLICEを開発中である。このSPLICEコードをレーザーコーティングプロセスに適用し、設計空間の可視化、レーザー照射条件の設定などを通じて、コーティングプロセスに係わるオーバーヘッドを効果的に低減させることが可能であることを確認した。

A general-purpose three-dimensional thermohydraulics numerical simulation code SPLICE was developed at Japan Atomic Energy Agency and designed to deal with gas-liquid-solid consolidated incompressible viscous flows with a phase change process in various laser applications, such as welding, coating, cutting, etc. The result obtained from laser coating simulations is very encouraging in the sense that the SPLICE code would be used as one of efficient front-loading tools for related to the laser coating processes.