医療技術大手BDが積層造形に参入

Carbon 社のデジタル光合成技術は、BD 社の Rhapsody 診断装置用の血球カウンターアダプターを製造するための最良の方法であることが証明されました。
医療技術大手のBDは、世界最大のプラスチック射出成形部品のユーザーの一つであると自称しており、同社が「最大かつ最も先進的なプラスチック成形工場の一つ」と呼ぶ工場を建設中だ。ネブラスカ州コロンバスで「世界最高の射出成形」という展示会が開催されました。しかし、先週カリフォルニア州アナハイムで開催されたPLASTEC WestとMD&M WestでBDのラリー・モナハン氏が主役を務めた際、射出成形は単なる脚注に過ぎませんでした。彼のプレゼンテーションの焦点は、同社の積層造形への進歩でした。この旅は数年前、彼のチームが BD Rhapsody 単一細胞分析システムのプロトタイプの設計を任されたときに始まりました。

モナハン氏が率いる BD の高度プロトタイピング、エンタープライズコンピュータ支援エンジニアリングチームは、2017 年半ばにカリフォルニア州メンロパークの BD ライフサイエンス - ゲノミクスチームとの連携を開始しました。同研究グループは、通常行われるように複数の細胞にわたる測定値を平均化するのではなく、単一細胞ベースで細胞の形状と機能を分析できる Rhapsody システムを開発しました。「これは小さなプラスチック部品が詰まった大きな装置で、社内のあらゆる部門向けに試作中です」とモナハン氏は出席者に語った。これらのコンポーネントの 1 つ、つまり流体マイクロポートを光学システムに統合する血球計算板アダプターは、積層造形に適した候補であるように思われました。モナハン氏の部門には、ステレオリソグラフィー、熱溶解積層法、Carbon 社のデジタル光合成 (DLS) システムなど、ラピッドプロトタイピング分野の設備が整っています。このプロジェクトが始まる前は、付加製造は考慮されていませんでした。
「私たちはこの部品に利用できる製造方法を検討しました。部品の形状と少量生産のため、射出成形とフライス加工には大きな制限がありました」とモナハン氏は説明します。ただし、スケーラビリティも問題です。「今年は 30 個作る予定だとしましょう。でも来年は 60 個や 100 個作らなければならないかもしれません。そのため、プロセスは拡張可能でなければなりません。大したことではないように思えるかもしれませんが、要件は 2 倍になります。」

BD のコンピュータ支援エンジニアリング担当副ディレクター、ラリー・モナハン氏は、MD&M West/PLASTEC West の参加者に対し、同社の積層造形への取り組みについて語りました。
モナハン氏のチームは、射出成形と積層造形のコスト、およびその結果生じるリードタイムと市場投入までの時間を比較しました。「BD には総所有コストを計算するスプレッドシートがあり、それによると、添加剤のコストは全体的に安定しています。射出成形は、ツールのせいで最初は高価です。この部品については、今後 10 年から 15 年で、添加剤製造が最も理にかなっているように見えます。」
BD は、社内で利用可能な 3D プリント技術の中から、達成可能な解像度、精度、速度、利用可能な材料を考慮して Carbon の DLS を選択しました。この製品はCarbon社のRPU61硬質ポリウレタンを使用しています。カーボン社は、この素材が生体適合性、滅菌性、耐久性、エンジニアリンググレードの機械的特性、耐摩耗性、耐薬品性のユニークな組み合わせを提供すると説明しています。
モナハン氏は、Carbon チームからの強力なサポートによってプロジェクトが前進し、設計の大幅な改善と材料使用量の削減が実現したと付け加えた。
元の部品設計には、削除する必要のあるサポート材料がありました。「これにはより多くの労力が必要となり、最終部品の製造に使用したのと同じ材料がスクラップとして残ります」とモナハン氏は説明する。 Carbon 社と協議した結果、ハニカム構造を 45 度回転させ、壁を自立させ、BD が部品を水平に印刷できるようにしました。「廃棄物は7パーセント削減されました」とモナハン氏は語った。 Carbon は印刷スクリプトも変更し、印刷時間を半分以上短縮しました。

ハニカム構造を 45 度回転させると、部品の壁が自立し、印刷時間が短縮されます。
このプロジェクトは、BD が付加製造技術を使って生産部品を製作する最初の試みであり、「この技術の可能性に人々の目を開かせた」とモナハン氏は語った。「他の部品も現在生産中で、さらにいくつかが検討中です。少量生産の部品を見ると、幹部から『なぜこれを 3D プリントできないのか』と聞かれるようになりました。これは世界最大の射出成形会社にとって非常に注目すべき好転です」とモナハン氏は興奮気味に語った。

出典: 3Dプリンティングビジネス情報

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