2017年の3Dプリンティングと化学産業に関するこれらのことは、化学産業の新たな境界を広げるだろう

2017年は、ミシュラン初の3Dプリントコンセプトタイヤ「Vision」の発売から、アディダスによる世界初の量産3Dプリントスポーツシューズ「Futurecraft 4D」の発表、3Dプリントチタン合金部品をうまく応用した中国初のトランク民間航空機C919の初飛行の成功、母マウスが健康なマウスを無事出産することを可能にした世界初の3Dプリント卵巣など、医療分野で画期的な進歩を遂げるなど、3Dプリントにとって急速な発展の年でした。3Dは急速に発展する一方で、私たちに何度も驚きをもたらしています。

昨年6月、中国国家品質検査検疫総局と標準化管理局は国家標準「国家経済産業分類」を承認し、その中で積層造形装置製造が初めて独立した産業として含まれた。この政策は、3Dプリンティングがニッチな技術からユニークな製品を生産する産業に発展したことを示している。今日は、3Dプリント材料から始め、国内外の研究機関や企業による過去1年間の3Dプリントプラスチック材料の研究開発状況、および昨年からのいくつかの化学企業の3Dプリント分野における発展について皆さんと共有します。

3Dプリント材料の研究開発は終わりなく続く
3D プリントされたポリサルフォン金型はコスト削減と効率向上に役立ちます 昨年、Thermwood、Applied Composites Engineering (ACE)、Techmer PM、および Purdue University の Composites Manufacturing and Simulation Center が協力し、3D プリントされたポリサルフォン (PSU) 金型を使用してヘリコプターの複合部品を製造しました。

ポリスルホン金型とその成形部品は、テネシー州で開催された AM2017 Additive Manufacturing Conference で実演されました。ポリサルフォン型のガラス転移温度は 372 F であるため、部品は 350 F までの温度で処理できます。これは、現在の複合部品の約 95% を処理するのに十分な高さです。さらに、Thermwood 社は、付加製造によってコストを 34%、労働時間を 69% 削減できると述べています。関係者によると、両社は、より高温で加工・操作できるポリエーテルサルフォン（PES）用の金型製作も評価する予定だという。

ロシアの科学者が新しいグリーン 3D プリント材料を開発 ロシスカヤ・ガゼータ紙によると、昨年12月にロシアの化学者が新しい3Dプリント材料を発明した。これは本質的には太陽光の作用で大気中の二酸化炭素と水から合成されたセルロースである。科学者たちはこのセルロースを使って、3Dプリンターでさまざまな製品を印刷できる独自のPEF材料を製造している。

この世界初の研究成果は、ロシア科学アカデミー有機化学研究所から発表されたものです。同社が発表したニュースによると、製造されたポリマーは高い化学的安定性と耐酸化性を示し、化学溶剤にも耐性があり、自然環境で分解せず、何度も再利用できるという。このポリマーから作られた製品は耐久性に優れているため、その応用範囲は非常に広いでしょう。

RepRap は、室温で液体の状態で印刷できる PU 素材を開発しました 昨年8月、ドイツのFDM 3Dプリンター専門企業RepRapは、ドイツの材料会社ebalta Kunststoffと提携し、RepRapの液体付加製造（LAM）プロセス用の新しいポリウレタン（PU）材料配合を開発すると発表しました。 3D プリント材料は化学架橋により等方性であり、室温で液体として印刷できるため、FDM 3D プリンターでの一般的な溶解プロセスが不要になります。

このPU素材の最大の魅力はその柔軟性です。「柔らかいものから硬いものまで」幅広い特性を持つとされており、「プロトタイプ」や「消費者向け製品の機能モデル」の作成に適しています。この材料で作られた印刷部品の機械的特性は射出成形部品の機械的特性と同等ですが、射出成形部品よりも複雑な部品を印刷できます。 RepRap社によると、このポリウレタンは、高度な耐摩耗性が求められるような特殊な用途に優れた機械的特性を備えているため、ほぼすべての産業、特に自動車、航空宇宙、建設業での使用に適しているという。

ユニチカ、熱転写方式の3Dプリンター用フィラメントを開発昨年、日本の先端材料・化学品メーカーであるユニチカは、ポリマーが人体の温度で柔らかくなるため、フィラメントで印刷した物体を手で形を変えることができる熱3Dプリントフィラメントを開発した。この熱に敏感なフィラメントの開発は大きな意義を持っています。Torc2 などの医療機器メーカーは、低温フィラメントを使用して、医師が患者の体に直接当てて形を整えることができる特殊な 3D プリント副木を生産する方法を模索しています。他の企業も同様の技術を模索しています。

ユニチカは新素材の医療用途については言及しなかったが、メーカーが印刷後に「微調整」や「手作業による精密で詳細な加工」を行うことができると述べ、ポリマーフィラメントの汎用性を強調した。この興味深い特性により、モデルやアートワークに多くの可能性が開かれます。さらにユニチカによれば、模型を高温（沸騰水や電気オーブン）にさらすことで、その形状を永久に固定することができるという。ユニチカはまた、フィラメントが折れたり、柔らかくなったりすることなく、スムーズに押出機に送り込まれると主張している。

ユニチカは、生産ラインの直径が1.75mmで、印刷温度が190～220℃（プリントベッドの温度は45℃を超えない）のこの3Dプリント材料を今年中に商品化する予定です。
化学企業も利益を狙っている
BASF、3D プリント会社を設立 昨年 9 月、ドイツのハイデルベルクにある InnovationLab GmbH の敷地内に BASF 3D Printing Solutions GmbH が設立されました。新会社は、BASF New Business GmbHの完全子会社として、自動車、航空、消費財業界などの工業生産で3Dプリントを利用したい顧客を主なターゲットに、3Dプリント材料、システムソリューション、コンポーネント、サービスの事業の確立と拡大に注力します。新会社は、さまざまなソリューションを開発・テストするために、BASF New Industries GmbHの子会社であるDeutsche Nanoschichtが所有するハイデルベルクの3Dプリント応用技術センターも引き継ぎ、拡張する予定です。

BASF New Business GmbHは、3Dプリント事業の強化のため、新会社を設立するとともに、オランダ・エメンに本社を置くフィラメントメーカーInnofil3Dの全株式を取得しました。高価値のカスタマイズされたフィラメント（長くて細いプラスチック繊維）の大手メーカーである同社の熱可塑性フィラメントは、BASF の 3D 印刷製品ポートフォリオをさらに補完することになります。この買収により、BASF はバリューチェーンのレイアウトをさらに改善し、3D プリント用のプラスチック粒子を提供するだけでなく、次の処理レベルであるフィラメントにも深く取り組むことができるようになります。

さらに、BASF はすでに HP の材料プラットフォームに参加しています。 HP のプラットフォームは、利用可能な材料のパレットを拡大し、サプライヤーの範囲を拡大することで、3D プリント材料の供給を充実させ、3D プリント技術の広範な使用を促進することを目的としているものと理解されています。 HP の材料エコシステムには現在、Arkema、BASF、Evonik、Henkel、Lehmann & Voss など多くの大手ブランドが含まれています。

クラリアントが3Dプリント事業を正式に開始 特殊化学品の世界的リーダーであるクラリアントは昨年 12 月、急速に変化する 3D プリント市場における高品質でカスタマイズされた 3D プリントフィラメントの需要に応えるため、新しい 3D プリントビジネスの立ち上げを発表しました。クラリアントの新しい 3D 印刷事業では、顔料、添加剤、マスターバッチを使用して幅広い最終市場アプリケーション向けにポリマーをカスタマイズしてきたクラリアントの長年の専門知識を活用し、高品質の 3D 印刷フィラメントとカスタマイズされたソリューションを提供します。

クラリアントは、材料、用途、生産に関する専門知識と豊富な経験を活かして、顧客と緊密に連携し、最終用途部品に求められる特定の特性を満たす適切なポリマー、添加剤、着色剤を選択することができます。クラリアントは、カスタマイズされた材料に加えて、高品質の従来材料も幅広く提供しています。さらに、クラリアントが製造する 3D プリント材料は、顧客の特定のニーズを満たすために、柔軟でオプションのバッチ仕様を提供できます。

クラリアント 3D プリントフィラメント
デュポンの3Dプリントフィラメントが中国で販売開始
12月、デュポンは深圳光華維業有限公司（eSUN）を通じて、中国の顧客向けに3Dプリント用のデュポン™ハイトレル®熱可塑性エラストマーとデュポン™ザイテル®ナイロンフィラメントを販売することも発表した。中でも、Hytrel® 3Dプリント材料は、柔軟性、耐熱性、耐化学腐食性に優れ、強度と耐久性も高いため、お客様が必要とする部品を柔軟に製造できます。Hytrel®仕様の材料を使用して印刷された部品は、射出成形品に匹敵する総合的な機械的特性を備えています。お客様は、Zytel® 3D1000FL 材料を使用して、高強度で硬い機能部品を製造することもできます。Zytel® 材料で印刷された部品は、強度と熱変形温度が非常に高く、反りや湿気に対する感受性が低く、表面が非常に美しいという特徴があります。

デュポン・パフォーマンス・マテリアルズ・グレーターチャイナのビジネスディレクターである曽青樹氏は、デュポンの最新の3Dプリントフィラメント製品は、急速に成長する中国の3Dプリント業界のニーズを満たすことができると語った。デュポンの 3D プリント製品により、ユーザーは 3D プリント技術がもたらす利便性を享受できます。製品設計の自由度の向上、軽量化、製品開発サイクルの短縮など、機能サンプルの生産、部品の生産、加工、カスタマイズの効率が大幅に向上します。これらは、自動車、電子機器、スポーツシューズ、耐久消費財など、さまざまな業界に応用できます。

ヘンケル、3Dプリント用接着剤の開発継続のため新工場を建設へ
2016年、ドイツのヘンケルは3Dプリント用途向けの特殊接着剤の開発を開始し、正式に3Dプリントに参入しました。昨年、この世界的に有名な化学大手企業は、3Dプリント用接着剤の研究開発事業をさらに拡大するために、さらに一歩前進し、アイルランドのタラトに3Dプリント工場を建設するために数百万ユーロを投資すると発表した。

ヘンケルが発表した情報によると、この工場はSLA（光硬化）、DLP（デジタル光処理）、CDLPなどの工業グレードのポリマー3D技術に特化した材料の開発に重点を置く予定。さらに、製品の後処理用の材料も同時に開発する予定。ヘンケルは、感光性樹脂に加えて、最も一般的な熱溶解積層法（FDM）に必要なワイヤーや、より高度な選択的レーザー焼結法（SLS）に必要な粉末など、他の3Dプリント技術用の材料も開発する予定であることも特筆に値します。さらにヘンケルは、自動車部品や医療機器などの3Dプリントに多用される化学物質であるホットメルト接着剤の開発も継続する予定です。

結論
3Dプリント技術は現在急速に発展しています。市場調査機関Wohlersが発表したレポートによると、3Dプリントの世界平均年間成長率は過去7年間で28%を超え、2017年の世界総売上高は60億6,300万米ドルに達しました。将来を見据えると、3Dプリント市場は拡大を続け、技術の応用範囲はますます広くなるでしょう。今後も3Dプリントからさらなる驚きが生まれることを期待しています。

出典: リンギアプラスチックスインダストリーズ

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