HP Metal Jet と SLM: どちらがより高速でコスト効率に優れていますか?

HPは3Dプリント分野で力強く前進しています。昨年発売されたナイロンマシンに留まらず、最近は金属バインダージェット成形システムを発売しました。業界全体が驚愕する中、Metal Jetの発売は期待されていました。HPは3Dプリント市場全体を揺さぶる決意です。

HPが投入した技術に関して、最も嫉妬しているのはおそらく3D SystemsやStratasysではなく、主流の技術市場を占領しているEOSや、粉末床成形技術に携わる他の装置メーカーだろう。 HPが金属プリンターを発売したのとほぼ同時期に、伝統的な金属プリンターメーカーであるEOSも新型M300-4を発売したが、あまり注目されなかった。両社の競争が激しいかどうかについては詳しくは触れないが、HP が Metal Jet によって生産性が 50 倍向上し、他の金属バインダージェッティング技術に比べてコストが大幅に削減されると主張しているのは、少々大げさだ。以下では、編集者が現在入手可能な情報に基づいて HP Metal Jet と EOS M300-4 を比較します。

成形方法<br /> HP Metal Jetの本質は、デスクトップが昨年発表したDM製造と同じで、まずバインダー射出成形を行い、その後炉で焼結するというものです。

HP バインダーは、サーマルインクジェットプリントヘッドから噴霧される水性ポリマー液剤です。バインダーは毛細管力によって粉末床の粉末隙間に浸透し、均一に分散し、高温放射下で金属粒子を結合し、溶媒を部分的に蒸発させます。印刷が完了すると、部品は炉で焼結され、この過程でバインダーが分解されます。HPの公開情報によると、部品の密度は93％です。

EOS M300-4についてはレーザー成形をベースにしているため、ここでは詳しく説明しません。

成形効率
EOS M300-4 は、造形容積が 300 x 300 x 400 mm で、クアッドレーザーシステムを搭載しています。シングルレーザーシステムやデュアルレーザーシステムと比較すると、M300-4 は確実に生産効率を向上させることができます。公開された情報によると、このシリーズのプリンターの速度はM290の4〜10倍速く、部品コストは50％近く削減されています。

レーザーによるポイントごとのスキャンと比較すると、表面の成形は当然ながらはるかに高速になります。 HP 金属マシンの造形サイズは 430 x 320 x 200 mm で、2 列のプリントヘッドが装備されています。各列には 108 mm のプリントヘッドが 3 つあり、互い違いに配置されて 320 mm 幅のプリントバンドが生成されます。

2列のプリントヘッド

4重冗長ノズルには5280*2の穴があり、効果的に欠陥を抑制できます（より詳細な情報はQQグループに入るとダウンロードできます）
すでにさまざまなプリンターで使用されている HP サーマルインクジェットプリントヘッドは、1 秒あたり 6 億 3000 万ナノグラムのバインダーを粉末床に滴下して、部品の断面を正確に定義できます。さらに、この技術は双方向の粉末積層を採用しており、粉末層の厚さが SLM よりもはるかに厚くなるため、生産性がさらに向上します。

しかし、単に双方向の粉体拡散と表面形成によって生産効率が 50 倍に向上したと主張するのは、少々無理があるでしょう。結局のところ、SLM はポイントごとのスキャンと長い粉末敷設プロセスのために遅くなり、一方、注入技術の遅さはその後の焼結プロセスにあります。しかし、製造プロセス全体を見ると、SLM 部品は依然としてアニール処理が必要であり、これにも非常に時間がかかります。同時に、HP とデスクトップジェットプリンターを比較すると、両者の効率の違いは依然としてプリントヘッドに反映されています。それに比べると、HP の噴射技術の方が製造効率が高いことは間違いありません。どれくらい速いかというと、50 倍というのは誇張です。

材料材料面では、ジェッティング技術で使用する粉末は、射出成形の仕様を満たすだけでよく、広い粒度分布（0.5～20μm）を必要とせず、ほぼ球形にすることができます。これにより、HPで使用する金属粉末のコストは、SLMで使用する粉末よりも低くなります。詳しい理由については、デスクトップメタルプリントの素材と製品概要を参照してください。
レーザー SLM 印刷プロセスに基づく部品は、優れた印刷精度と表面品質を備えています。性能に関する研究は 20 ～ 30 年にわたって行われており、優れた応用基盤を備えています。ジェッティング技術は新しい技術であるため、研究支援が少なく、生産に直接使用される例もほとんどありません。

2つのプロセスの粒子構造：左がメタルジェット、右がSLM
射出成形で形成された部品は焼結後のプロセスで著しい収縮を起こすことが知られており、これが部品の精度を制御する上で大きな困難さとなります。また、部品の密度は SLM ほど良くない可能性があります。SLM 印刷に対する 1 つの利点は、射出成形で印刷された部品は焼結後の等方性が優れていることです。一方、射出成形の性能は成形方向に依存します。

HP Metal Jet を使用して印刷されたフォルクスワーゲンのギアシフトレバー成形方法に関係なく、成形された部品は、サイズと表面仕上げの要件を満たすように機械加工および研磨する必要があります。

機器価格<br /> レーザーベースの SLM システムは高価です。たとえば、EOS M300-4 の価格は構成に応じて 81 万ドルから 186 万ドルですが、HP の金属加工機の価格は 40 万ドル未満です。ただし、HP ブランドの方が安いとは思わないでください。その背後にある焼結炉もかなりの金額です (Yizhi の国内情報によると、焼結炉の価格はプリンターの価格よりも高いです)。

概要<br /> 粉末接合成形プロセスは昨年から注目を集めており、製造効率の向上と生産コストの削減だけでなく、新しい製造方法を生み出します。ただし、どのプロセスがよりコスト効率が高く、より適しているかは、特定のアプリケーション分野によって異なります。 HPを盲目的に信じないでください。あなたに合ったものが最適です。

出典: 3Dプリンティング技術リファレンス

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