技術競争：ジェット噴射技術はあなたが思っている以上に重要です

テクノロジーの発展そのものは止まるところを知らず、3Dプリント技術の発展自体により多くの不可能を可能にしています。過去 2 年間、ジェッティング技術は時折人々の注目を集めてきました。対応する技術を発表した企業はすべてスター企業です。Stratasys、XJET、HP はジェッティング技術に基づくプリンターを相次いで発表しました。これらのプリンターは、従来の印刷プロセスでは解決できなかった色、バッチ、高い表面品質などの問題を解決しています。

しかし、技術そのものは革命的だと人々は叫んでいるものの、プリンターや材料のコストが高すぎるのも問題です。これを踏まえて、注入技術自体の発展がこの状況を変えつつあります。 Stratasysは、コストを50%削減するジェッティング技術向けの新しい3Dプリント材料の発売を発表しました。HPは、部品のバッチ製造を実現し、効率をさらに向上させるために機器構造を改良した新しい4210システムを発売しました。 Desktop Metal 社が金属印刷にジェッティング技術を採用したことでコストが削減され、大量生産が実現しました。また、GE 社がバインダー金属ジェッティング装置を発表したことからも、ジェッティング技術が金属印刷の分野を静かに拡大しつつあることがわかります。

上記の事実はすべて、材料噴射技術が非金属粉末および金属粉末材料へのレーザーの応用に急速に挑戦し、金属印刷の分野で飛躍的な進歩を遂げ、金属部品のバッチ印刷の重要な技術になっていることを示しています。多くのニュース報道によると、3D プリント業界における材料噴射技術の位置付けはますます重要になっており、無視できないものとなっています。

現在、市場にある材料噴射技術は、印刷材料の噴射とバインダーの噴射の2 つのカテゴリに分かれています。筆者は、各社の状況の違いに応じて、印刷材料を噴射するプロセスをマテリアルジェッティング成形技術と呼び、バインダーを噴射するプロセスを総称してバインダージェッティング成形技術 (実際は 3DP 技術) と呼んでいます。

造形材料を直接射出できる企業はごくわずかで、StratasysとXJETだけであることが分かります。前者の中核技術であるPolyjetはXJETに大きな起源を持っています。3DP技術の分野では、バインダーは特殊接着剤と樹脂バインダーに分かれており、どちらも粉末材料を結合して形にするために使用されます。ここ数年、3DPは砂型製造に多く使用されています。大型砂型構造の需要の増加と材料技術の発展に伴い、3DP技術は徐々にレーザー印刷市場を圧迫してきました。最近、金属印刷では、高速、バッチ、低コストの3つのキーワードが人気を集め、3DPは鋳物砂とナイロン粉末の結合に使用できるだけでなく、多くの投資を受けていることが人々に認識されています。バインダージェッティング技術は、金属印刷分野の新しいスターになりつつあります！以下では、現在主流のジェット印刷技術を主に紹介します。

材料射出成形技術

1. ポリジェット技術
技術的特徴：樹脂成形材料の直接注入

技術原理：ポリジェット技術は、樹脂注入を使用して材料を提供し、現在の層の色を識別して、印刷が必要な場所に樹脂を注入し、光によって硬化します。完全に硬化したモデルは、その後の追加硬化なしですぐに使用できます。

コメント：精度と強度が高く、異なる位置に複数の材料を注入できるため、通常の 3DP よりもはるかに優れていますが、価格も非常に高価です。射出成形金型、治具、固定具、教育および販促展示品、生産部品などの製造に使用できます。

ポリジェット技術の成形原理
ポリジェット印刷モールド2.NPJナノ粒子噴射技術
技術的特徴：金属粉末またはセラミック粒子を含むインクを直接注入して部品を形成

技術原理：ナノ金属粉末、セラミック粉末、または支持粒子で包まれた液体をプリンターに装填し、造形プラットフォームに噴霧します。液体は高温で蒸発し、金属部分を残し、最後に低温焼結によって成形が完了します。

コメント: 細部、表面仕上げ、精度が非常に表現力豊かで、その鍵はインク内のナノ粒子の分散にあります。洗浄と後処理は簡単です。ナノ材料は高価で、機器は購入できても材料は購入できない可能性があるため、低コストの公式発表は信用できません。膝インプラントなどのチタン合金製医療機器の印刷に適しており、自動車や航空宇宙分野向けのアルミニウム合金部品の製造も可能です。

NPJテクノロジー原則
NPJ プリント部品バインダージェッティング技術<br /> バインダージェッティング技術の最大の利点は、レーザー製造のサイズ制限を突破し、ナイロンや鋳造砂型の印刷サイズが数メートルに達し、金属印刷がバッチ処理と低コストを実現できることです。そのため、さまざまなベンチャーキャピタルの新たな寵児となっています。

1. 陶磁器や鋳物の砂印刷に使用
技術的特徴：粉末層部品の断面に接着剤を吹き付けて部品を接着します。

技術原理：プリントヘッドが移動し、部品の断面に接着剤（ノズル径は通常80μm）をスプレーして部品を製造します。1層印刷した後、部品を1層分の厚さに減らし、再度粉末を塗布して接着剤をスプレーし、部品が完成するまでこのプロセスを繰り返します。材質に応じて、その後の焼結が必要かどうかを選択できます。

コメント：砂型印刷が数倍に広がり、スピードが上がり、コストが削減されました。

HPバインダージェッティング
2. 金属粉末印刷に使用
技術的特徴: 印刷プロセスは冷間成形に似ています。

技術原理：バインダーを層ごとに噴霧して部品を形成し、その後高温焼結して部品を完成させます。

コメント: 低コストで高速にバッチ印刷できます。部品に必要なサポートが少なく、成形中に材料が収縮します。

デスクトップバインダージェッティング
概要<br /> マテリアルジェッティングはバインダージェッティングよりもはるかに難しく、特に XJET のナノ粒子ジェッティング技術は困難です。材料コストは依然として技術開発を制限する重要な問題であり、比較的広く使用されているポリジェットと比較すると、XJET の商業化はまだ未知数です。

バインダージェッティングは金属印刷で注目を集めており、XJET ナノ粒子ジェッティングを大きく上回っています。金属接合以前、XJET は将来のスターと考えられていましたが、技術革新のスピードは驚異的です。同時に、金属印刷用のバインダージェッティングには、粉末レーザー成形に比べて多くの利点があります。バインダージェッティングではサポートの追加ができないことが多く、SLM では印刷できない複雑な構造や、SLM では形成が難しい材料を印刷できます。しかし、ある技術が他の技術を完全に置き換えることは困難です。バインダージェッティング金属成形では、その後の焼結が必要であり、材料の収縮の問題があります。高精度の小型部品を一度に製造するには不利です。大型部品の製造では Lens ほど優れておらず、表面仕上げの点でも XJET に匹敵しません。つまり、それぞれの技術には独自の強みがあり、1 つの技術が際立つことは困難です。

しかし、いずれにしても、ジェッティング技術はますます注目を集めており、3Dプリント技術自体の進歩により、製造業を変えることが可能になっています。

出典: 3Dプリンティング技術リファレンス
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