産業プラントの製造サイクル中に、アルミニウム粉末の溶融積層造形装置が爆発しました。浮遊粒子への引火が原因で発生したこの爆発により、造形チャンバーが破壊され、不活性化システムが損傷しました。フォレンジックエンジニアは、破片の写真測量を用いて故障の動態を再現し、アルゴンガスの流量が不十分であったかどうかを判断しました。
写真測量と拡散パターンのCFDシミュレーション 🔥
チームはRealityCaptureを使用して、爆発の数ミリ秒前に造形装置の内部カメラで捉えられたフレームから点群を生成しました。この3Dモデルにより、アルミニウム粒子の軌跡をマッピングし、チャンバー容積内の濃度を計算することが可能になりました。Autodesk CFDを用いて、異なる流量条件下での不活性ガスの挙動をシミュレーションしました。その結果、アルゴンが酸素を追い出すことができず、反応性雰囲気を生み出す停滞領域が特定されました。SolidWorksはチャンバーの正確な形状をモデル化し、ガス入口点を検証するために使用され、ディフューザーの設計に欠陥があることが明らかになりました。
積層造形における安全のための教訓 ⚠️
アルミニウム粉末は、空気中に40 g/m3以上の濃度で浮遊し、静電気火花などの着火源と接触すると、非常に爆発性が高くなります。写真測量と数値流体力学の組み合わせは、不活性化システムの故障を特定する上で極めて重要であることが証明されました。この事例は、反応性金属粉末を取り扱う前に、CFDシミュレーションで造形チャンバーの設計を検証し、将来の産業災害を回避する必要性を強調しています。
アルミニウム粉末雲のどの臨界パラメータ（濃度、粒子径、滞留時間など）が、造形チャンバー内の圧力センサーや温度センサーによって検出可能であり、爆発が発生する前に予測できたのでしょうか？
(追記: 災害のシミュレーションは、コンピューターが故障して自分自身が災害にならない限り、楽しいものです。)