粒子图像分析仪Morphologi 4和粉体流变仪FT4的使用案例：采访兵库县立大学柳谷教授

我们采访了兵库县立大学产学合作·研究推动机构金属材料研究中心的柳谷教授。在金属材料研究中心，已导入粒子图像分析仪Morphologi 4和粉体流动性分析仪FT4。在这篇文章中，我们询问了教授目前进行的研究内容、使用情况以及兵库金属带联盟的活动。

询问了柳谷教授目前主要进行的研究内容。

在3D打印技术中，使用较多的是激光粉末床方式。我正在研究在这种方式中使用的金属粉末材料。用于激光粉末床方式的材料几乎都是以气雾化方式制成的粉末材料，因其球状且流动性好，可以说是主流。此外，这种材料除了3D打印之外还有很多其他用途的实绩。因此，3D打印机制造商在开发打印机设备时，都以气雾化的材料为标准。

然而，水雾化方式制成的材料，比气雾化方式更便宜。因为水雾化粉末从以前就被用于烧结的领域，生产性好。我认为，要让3D打印机未来普及，所用材料的低成本是重要的。

偶然间，看到爱普生阿童木公司的粉末后发现其球状形态与气雾化相同。我认为，这也许可以用于3D打印。比较现用的气雾化粉末材料后，注意到爱普生阿童木公司的粉末非常相似。于是尝试在激光粉末床中使用，效果非常好！这就是开始的原因。

研究显示，水雾化材料主要是为了满足MIM（金属粉末注塑成型法）的使用而生产，并尽可能加工为球状以瞄准优良的表面状况产品。结果，这也便利了激光粉末床的使用。

我们观察了水雾化粉末的成型示例。六个齿轮自转并公转，这是行星齿轮的成型示例。这六个齿轮不是后插的，从成型开始就顺着厚度方向成型，是3D成型的特色。

在您的研究中如何利用马尔文·帕纳利提卡尔的设备？

我们曾使用过粒子图像分析仪Morphologi 4。我们知道它可以进行粒子形状测量，因此决定采用该装置。为了选用水雾化方式的材料，我们需要查看粒子的形状，于是采用了Morphologi 4。

此外，通过兵库金属带联盟的活动，有必要测量其他粉末材料的物性。例如，有一种用等离子熔融法制作的材料，此法可制作金属和陶瓷的复合材料，并且与其他方法相比，可较真球。于是需要Morphologi来测量细粒形状的信息，如圆形度。

使用粉体流变仪FT4是因为我们想评估水雾化粉末的流动性。水雾化粉末通常粒度比气雾化粉末小，流动性差，无法用JIS标准的流动性测试评估。而FT4可以定量测量剪切力和粘性阻力，用于流动性评价。这是该设备的强项。为了确认流动性水平，我们使用FT4。设备引入后，联盟中的公司也表示想使用。

请分享使用我们设备的感想。

老实说，像Morphologi 4这样的图像分析设备，过去总给我一种测量时间很长的印象。特别是与激光衍射法相比，总觉得耗时，但最近因计算机处理能力的提高，测量时间大幅缩短，感到惊讶。此外，由于应用了显微镜，操作易懂。测量数据丰富，图像分析细致，适合联盟的活动。设备引入后即有公司想用。此外，粉末使用量少很重要。仅需少量即可测量，节省珍贵材料。

在激光粉末床的材料中，流动性和粉末形状等信息很重要。因为FT4可以定量掌握流动性，可以进行广泛分析。FT4具有独特的参数，粉末可在与其他粉末的比较中获取数据。凭借FT4，相信能获得颗粒表面特性的数据。Morphologi 4测得的粉末形状数据与FT4测得数据关联，也是非常有趣的设备。我们的研究成果将在World PM2024(横滨)进行介绍。在formnext2024 (法兰克福) 的联合展位上也将展示成果。

今后的研究内容和兵库金属带联盟的活动

想继续研究与激光粉末床方式相关的水雾化法。此外，这个联盟的活动从大学研究不仅限于成型，而是从粉末开始研究。我们正在研究像气雾化、水雾化、等离子熔融等不同材料。

例如，在等离子熔融中可以制作复合材料。我们也与处理此材料的企业进行3D打印实验。今后探索新材料的物性，如圆形度和流动性是必要的。

研究所探索前所未有的合金成分并理解其物性是重要的。这样可以开拓多种可能性。

关于兵库金属带联盟

在濑户内海沿岸，聚集着全国数一数二的金属材料制造加工技术，形成了“兵库金属带”。为了增加这类产业的附加价值，作为研究开发基地，“金属新材料研究中心”已经建成。
这里的目标是建立并普及在下一代产业中需要的硬度、耐热性、微加工性优良的金属粉末和3D成型技术。特别是为了支持对金属用3D打印机的引入和利用持积极态度的中小企业，与拥有先进技术的企业合作，致力于产学合作的技术支持。
在联盟中，除了为会员举办技术咨询、管理咨询、共同研究、研讨会和实际演练之外，还举办创意-需求匹配展示会，作为企业宣传和学习其他企业技术的场所，受到企业好评。即使没有兵库县的事务所，只要有兴趣也可以入会和参与，请联系咨询。

兵库金属带联盟网站

咨询：kinzoku@eng.u-hyogo.ac.jp

采访的教授

兵库金属联盟
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

简介
1981年进入山阳特殊制钢公司，参与金属粉末事业启动，2018年被聘为兵库县立大学特任教授，2019年成为大阪大学招聘教授。致力于金属粉末的研究，开发和实用化。2016年~2021年担任TRAFAM理事。2019年成立兵库金属带联盟，目前作为兵库县立大学金属新材料研究中心副主任以及联盟副委员长从事金属3D层叠成型的研究开发与普及活动。2020年担当粉体粉末冶金协会3D金属层叠成型委员会干事。2010年获日本金属学会技术奖，2022年获粉体粉末冶金协会技术贡献奖等。