金属3Dプリンター受託造形サービスを行う弊社では、金属3Dプリンター用PREP粉末を製粉しています。弊社工場内で製粉するPREP粉末は、プラズマ回転電極（Plasma Rotating Electrode Process=PREP）法によって製粉された「真球度が高く」、また「サテライトが無く」、「粉末内部のガス欠陥がない」といった特徴を有する粉末です。
金属3Dプリンターのシミュレーションでは材料粉末は100%の真球度を条件としますが、従来のアトマイズ粉末は真球度が低く、シミュレーションの結果と実際の造形結果に乖離が見られます。真球度がほぼ100％のPREP粉末を用いれば、この乖離がないため、究極のニアネットシェイプが可能であることをご存じの方もいらっしゃると思います。
一方、PREP粉末を用いた造形物が、HIP処理／熱処理無しでも高い疲労強度を示すことはあまり知られておらず、金属3Dプリンティングの活用を検討中の多くの方が、疲労特性について疑問をお持ちです。
そこで本コラムでは、疲労特性に焦点を当て、PREP粉末の疲労特性における優位性をご紹介していきます。

金属積層造形（Additive Manufacturing、AM）は、複雑形状の製造や軽量化が求められる産業において急速に普及している技術であり、その性能向上には原料粉末の品質が重要な役割を果たしている。特に、航空宇宙や医療、自動車産業といった分野では、部品の疲労特性が製品の安全性や信頼性に直結するため、粉末材料の選定が極めて重要である。
ここでは、PREP粉末を用いた金属積層造形技術の特性を詳細に評価する。PREP粉末は、従来のプラズマアトマイズ（PA）粉末と比較して、ガスポア（微小な空隙）をほとんど含まないという特徴を持つ。これにより、疲労特性の向上が期待されるだけでなく、熱処理プロセス（HIP処理など）を省略可能とすることで、製造効率やコスト削減にも寄与することが示唆されている。
さらに、PREP粉末は、機械的特性だけでなく、積層プロセス中の造形精度や仕上げ品質にも好影響を与える可能性がある。ここでは、Ti-6Al-4V 合金を対象に、PREP粉末の疲労特性における優位性を中心に議論するとともに、HIP 処理の影響や未溶融欠陥、造形条件の最適化といった課題についても考察を行う。これに加え、PREP粉末が金属積層造形全般における重要性を示すデータを通じて、その幅広い可能性についても触れる。
本研究の結果は、PREP粉末が金属積層造形における性能向上と工程効率化の両面で重要な役割を果たすことを示しており、将来的な製造技術の進化に向けた貴重な知見を提供するものである。
詳しくは添付の資料をご覧ください。


尚、本コラムは、東北大学名誉教授(金属材料研究所)千葉晶彦及び弊社代表取締役社長大竹卓也による『AMフューチャー(第1巻第1号)』誌への寄稿文から一部修正の上で抜粋。