SLS 3Dプリントナイロン廃棄物をリサイクルして部品を再印刷、ストラタシスの選択的赤外線溶融技術の革新

2024年10月19日、南極熊は、大手3Dプリント企業であるストラタシスが、3Dプリントにおける材料廃棄の問題を解決するために選択吸収溶融（SAF）プラットフォームを開発し、3Dプリントの環境性能が大幅に向上すると期待されていることを知りました。

粉末3Dプリントの廃棄物問題

さまざまな 3D 印刷技術の中でも、ポリマー粉末ベッドシステムは、「新鮮な粉末率」の要件に起因して大量の廃棄物を生成します。未焼結粉末は、印刷サイクルを経た後、限られた回数しか再利用できません。印刷品質を維持するために、通常は使用済みの粉末の最大 50% を新しい材料と混合し、残りは廃棄します。この材料の無駄は、現在では粉末ベッド印刷の経済性に考慮されています。しかし、ナイロンパウダーの平均コストが 1kg あたり 50 ドルであることを考慮すると、この技術を大規模に使用している企業は、材料の廃棄だけで年間最大 6 桁の追加費用が発生する可能性があります。

さらに心配なのは環境への影響です。ナイロンパウダー1kgの生産で、約8kgの二酸化炭素相当が発生します。 Additive Manufacturing Research のデータによると、2023 年のナイロン粉末の総出荷量は 6,300 トンとなり、これは二酸化炭素換算で 50,000 トンに相当し、1 台あたり 10,000 マイル走行する自動車 12,000 台の排出量に相当します。平均 25% の材料が廃棄されているため、経済的コストと環境的コストの両方を削減する圧力が高まっています。

SAFテクノロジー: スクラップを部品に変える

Stratasys は、廃棄物のリサイクル率を大幅に向上させることが期待される SAF プラットフォームを通じて革新的なソリューションを提案しました。この技術は、HP の Multi Jet Fusion (MJF) プロセスとは異なる独自の設計要素と高度な赤外線 (IR) 溶解戦略を活用しています。SAF 技術は、複数の印刷サイクル後に粉末の分子構造が変化することによって生じる課題を克服します。鍵となるのは、プリントベッド上のすべての場所で同じコーティング、加熱、冷却間隔が確実に行われるようにする一方向プリントフレームです。これにより、一貫した熱入力と均一な収縮が実現します。熱環境をより高度に制御できるため、SAF は他の技術では利用できない廃棄ナイロン粉末を効果的に統合できます。

△ストラタシスのSAF 3Dプリント技術を使用して作られた部品

より環境に優しく経済的な3Dプリント

実際には、SAF プラットフォームはユーザーに 2 つの大きな利点をもたらします。まず、SAF システムユーザーは材料の無駄を削減し、それによって全体的な材料コストを削減できます。 SAF システムは、他の粉末床技術からの廃棄粉末を再利用できるため、生産効率を維持しながら環境への影響を最小限に抑えたいと考えている企業にとって理想的なソリューションを提供します。

スペインの Wehl Green など、いくつかのパイロット顧客は、レーザー焼結プリンターでリサイクルされた廃棄ポリマー粉末を使用して部品やツールをすでに製造しており、印刷された部品の表面仕上げと機械的特性について肯定的なコメントを寄せています。このフィードバックに基づき、Stratasys は、SAF システムと廃トナー印刷のアップグレードが市場で独自の地位を占めると確信しています。

このプロジェクトは、Stratasys 社内で数年にわたって進行中です。積層造形業界の調査によると、3Dプリントユーザーにとって持続可能性はますます優先度の高い問題になりつつあるため、同社は2024年フランクフルト国際精密鋳造・3Dプリント展（Formnext 2024）で、廃棄されたPA12粉末で再プリントする機能を正式に開始することを決定しました。このイノベーションは、3D プリントの環境への影響を大幅に削減するだけでなく、企業に大きな経済的利益をもたらし、3D プリント技術のより持続可能な開発に向けた重要な一歩となることが期待されます。

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