フラウンホーファーのハイブリッドLightFlexシステムは、射出成形の強みを活かした3Dプリント製品を実現

ドイツのフラウンホーファー生産技術研究所（IPT）のエンジニアたちは、射出成形製品と同等の耐荷重強度を持つ部品を3Dプリントする革新的な方法を開発している。ドイツ連邦教育研究省（BMBF）が資金提供しているこのプロジェクトは、「LightFlex」と呼ばれています。

図： LightFlexプロジェクトで製造されるハイブリッド材料の耐荷重部品の秘密は、2つの材料の組み合わせにあります
LightFlex 研究プログラムは、カスタムの耐荷重コンポーネントを開発する必要性から生まれました。現在でも、ほとんどの耐荷重部品は、必要な強度を得るためにプラスチック材料と繊維強化ポリマーを組み合わせた射出成形プロセスを使用して製造されています。ただし、射出成形を使用する場合の欠点は、金型コストの上昇を補うために部品を大量に生産する必要があることです。つまり、市場に出回っているほとんどの耐荷重部品は標準化されており、カスタムアプリケーションに必ずしも適しているわけではありません。

3D プリンティング/付加製造技術は、高価な金型コストを必要とせずにカスタマイズされた部品を製造できるという利点がありますが、3D プリンティングでは成形部品の強度と耐久性にまだ限界があるため、この技術を耐荷重部品の製造に適用できる範囲は必然的に制限されます。

しかし、ドイツの研究者たちは、LightFlex を使用して、強度を犠牲にすることなくカスタムの耐荷重コンポーネントを 3D プリントできる革新的な方法を考案しました。このプロセスは、標準的な積層造形技術を使用してカスタム形状を作成し、その後、Organo シートとも呼ばれる繊維強化プラスチックのシートを使用して耐荷重特性を強化することから構成されます。

オルガノシートは、Fraunhofer IPT 独自の PrePro システムを使用してカットされます。このシステムは、3D プリントされた部品を強化するために必要な正確な形状とサイズをカットできます。研究者らは、PreProシステムは廃棄物を最小限に抑えるのに役立ち、「炭素繊維の大幅な節約とエネルギー消費の削減につながる可能性がある」と述べている。繊維強化プラスチックを適切なサイズに切断したら、熱成形プロセスを使用して 3D プリントされたコンポーネントと組み合わせることができます。

しかし、異なる材料を低エネルギー消費で有機的に組み合わせることは容易ではありません。アーヘンの科学者たちは、リアルタイム分析のための生産フィードバックシステムを確立するために、生産中に組み合わせる 2 つのコンポーネントに関するプロセスデータを収集する必要がありました。プロセスチェーン全体のデジタルツインにより、生産される部品の一貫した高品質が保証されます。

同研究所のLightFlexシステムを導入することで、メーカーは少量の荷重支持部品を3Dプリントできるようになり、試作段階で強度を損なうことなく部品の設計を微調整したり、土壇場で変更したりすることもできるようになる。
出典: 3D Science Valley 拡張読書: 技術解説 - 添加剤と切削のハイブリッド加工機械ツール

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