コールドスプレーの歴史

コールドスプレーとは？

コールドスプレー（CS）は溶射の一種であり、成膜プロセスである。この方法は、ロケットノズルから超音速で粉末粒子を基板や既存の部品に衝突させます。これにより、蒸着された金属粉末粒子の冶金的統合と結合のプロセスが誘発され、レイヤーごとの構築プロセスを通じて、デジタルファイルをほぼネットシェイプの部品に変換することができます。次のような利点がある。一般的な金属積層造形技術CSは、安全性の向上、製造時間の短縮、部品の大型化、熱影響の低減、異種材料への高い適応性を提供できる。

コールドスプレー（CS）の歴史における主なハイライト

1902: サミュエル・サーストンに米国特許彼が1898年に初めて申請したものである。この特許は、今日使用されている現代のCSマシンの先駆けであると多くの人が考えている。この特許は、銅と鋼鉄の基板上に銅とアルミニウムのコーティングを蒸着する能力を主張した。
1913: 1913年に設立され、世界中に20,000人以上の会員を擁するASMインターナショナルは、世界最大かつ最も確立された材料情報学会とみなされている。ASMインターナショナルは1913年に設立され、世界中に20,000人の会員を擁する世界最大の材料情報学会である。
1915: 溶射の父と呼ばれるマックス・ショープ博士が、1991年に「溶射の歴史」賞を受賞した。米国特許過度の熱に弱い基板への熱損傷を防ぐために、溶融材料の代わりに固体形状の粒子を使用する汎用性を強調している。
1963: シャルル・ロシュヴィルに米国特許これは、1902年にサーストンが最初に特許を取得した方法を基本的に使用しているが、超音速で粉末粒子を推進するために収束-発散ノズルを使用している。
1980s: 今日私たちが知っている「コールドスプレー」現象は、このようなものだった。ロシアの科学者が発見 A.PapyrinとA. Alkhimovは、シベリアで研究を行っていた。彼らは、固体基板上の微粉末の二相超音速流の相互作用を研究しているときにCSに遭遇した。
1991: ロシアが特許を取得 SU1618778 CSプロセスと特許 SU1618777 CS装置のための1991年から2003年にかけて、コールドスプレーに特化した37の発明が各国で特許を取得した。
1993: フォード・モーターの研究者であるロバート・マキューン博士は、コールドスプレー・プロセスの映像を見せられ、A.パピリン博士を米国に招いてデモンストレーションを行った。
1994: 国立製造科学センター・コンソーシアムが大規模なコールドスプレー研究を開始。メンバーにはフォード・モーター、ゼネラル・エレクトリック・エアクラフト・エンジン、ゼネラル・モーターズ・コーポレーション、海軍航空基地、プラット・アンド・ホイットニーなどが含まれる。
2000: アルコア、フォード・モーター、プラット・アンド・ホイットニー、シーメンス・ウエスチングハウスなどが、コールドスプレー研究開発協力協定に資金を提供した。
2008: 米国国防総省軍用規格(MIL-STD-3021)は、米国国防総省によるコールドスプレーの標準化とベストプラクティスを確立するために発行された。
2015: SPEE3Dは設立され、コールドスプレー技術を使用した特許取得済みの画期的な方法で、産業グレードの金属部品をこれまでにない速さで提供するパイオニアとなった。

まとめ

コールドスプレー（CS）は、粉末粒子の超音速加速を使用して、基材または既存の部品上に堆積した金属粉末粒子の冶金的圧密と結合を誘発する堆積プロセスです。他の金属積層造形技術と比較して、CSは安全性の向上、造形時間の短縮、部品の大型化、熱影響の低減、異種材料への高い適応性を提供できる。この技術は1902年にサミュエル・サーストンによって初めて特許が取得され、以来、世界中の研究者や組織によって開発が進められてきた。その結果、2008年にはコールドスプレーの標準化とベストプラクティスを示す米国国防総省の軍用規格（MIL-STD-3021）が制定されました。さらに最近では、2015年にSPEE3Dがコールドスプレー技術を使用する特許取得済みの方法を開拓し、低コストで工業グレードの金属部品を数分で迅速に提供できる斬新な積層造形プロセスを生み出しました。

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著者クリス・ハリスSPEE3D 防衛担当副社長

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