産業チェーンの統合、粉末メーカーのHöganäs Swedenが金属3Dプリント装置を発売

バインダー 3D 印刷技術は、1993 年に MIT によって開発されました。インクジェットプリンターソリューションをベースとし、バインダーを粉末床にスプレーする方法に変更されました。3D 印刷という名前が生まれました。しかし、プラスチック粉末を接着するこの技術はすぐに廃れ、砂と金属を接着する技術に取って代わられました。 IDTechEx は、2025 年までにバインダー 3D 印刷デバイスが 37,000 台に達すると予測しており、これはバインダー 3D 印刷技術がルネッサンスを迎えることを意味します。本日、Höganäs グループは、子会社の Digital Metal を通じて、金属積層造形機である DM P2500 高精度バインダージェッティング金属 3D プリンターを発売しました。
Höganäs は数十年にわたり、主に自動車産業におけるプレス焼結や熱処理表面処理などの従来型のプロセスで使用される金属粉末を製造してきました。現在、Höganäs は 3D 印刷分野のレーザー溶融および焼結プロセス用の金属材料も提供しており、金属 3D 印刷の分野で材料の専門知識を開発してきた経験を活用しています。しかし、Höganäs が実際に金属バインダージェッティング技術の開発を開始したのは 2012 年でした。

DM P2500 は、バインダージェッティングプロセスを使用して部品を製造します。バインダーはエポキシ樹脂です。ノズルは部品の形状に応じて接着剤を正確にスプレーし、材料を層ごとに接着します。このプロセスは部品が完成するまで継続されます。印刷プロセス全体は制御された方法で実行されます。最後に、バインダーを焼結炉で焼き尽くして純粋な金属部品を得ます。

バインダージェッティングシステムには、優れた解像度、高い生産性、より小さく複雑なディテールを作成できる機能など、明確な利点があります。これにより、バインダージェッティングシステムは、歯科および医療機器、自動車部品、航空宇宙部品の製造アプリケーションに適しています。

生産においては、バインダージェッティングシステムは正確で再現性が高く、DM P2500 は 35 ミクロンの解像度で非常に小さく正確な部品を製造できます。 Digital Metal によれば、焼結プロセスでは通常、平均表面粗さは Ra 6.0 ミクロンとなり、これは多くの最終用途の部品や機能に十分な粗さです。表面粗さが非常に細かいため、複数の部品に組み立てるのではなく、一度に多くの部品を 3D プリントできます。後処理プロセスにはサンドブラストと研磨が含まれ、必要に応じて表面仕上げをさらに向上させることができます。

Digital Metal によれば、DM P2500 デバイスの可動部品の精度は最大 0.001 mm であり、量産に必要な再現性を確保できます。さらに、残ったルースパウダーは劣化を気にせずリサイクルできます。 Digital Metal は現在までに、316L および 17-4PH ステンレス鋼、および Ti6Al4V チタン合金の 3 つの材料を扱っています。 Digital Metal は現在、他の材料の検証を行っており、この接着剤はジュエリーの製造に適しているため、将来的には銀や金など、さらに多くの材料が対象になる予定です。

DM P2500 の造形容積は 2,500 立方センチメートルで、標準的な造形速度は 100 立方センチメートル/時です。 Digital Metal は、バインダージェッティング 3D 印刷装置を使用して金属部品を印刷するサービスも提供しており、現在最大の注文数は年間約 30,000 個で、3,000 ～ 3,500 個の小ロットで部品を製造しています。その中には、バインダージェット3Dプリントを使用してステンレススチールの文字盤を作成するスイスの時計メーカー、モンフォール・ウォッチがあります。

Digital Metal の DM P2500 は、Exone および Desktop Metal のデバイスと直接競合する可能性があります。 2017 年 7 月 16 日、Desktop Metal は、同社の成長をさらに加速し、エンドツーエンドの金属積層製造システムを進化させるために、1 億 1,500 万ドルのシリーズ D 資金調達ラウンドを完了したことを発表しました。これにより、Desktop Metal が 2015 年 10 月以来調達した資金総額は 2 億 1,200 万ドルとなり、投資の世界における新たなユニコーン企業となった。

Desktop Metal の DM 生産システムは、高解像度の金属部品を大量生産するための最速の 3D 印刷システムであると言われています。プロトタイプ製造用に位置付けられている DM Studio システムとは異なり、DM Production System は独自のシングルパスジェッティング (SPJ) テクノロジを使用して、金属部品の処理速度を既存のレーザー金属 3D 印刷システムの 100 倍に高めます。 Desktop Metal は、DM 生産システムにより製造業者はコストを大幅に削減でき、鋳造に代わる魅力的な技術になると考えています。

Desktop Metal が投資家を引き付ける主な理由は、現在の速度の 100 倍の速さを誇るシングルパスジェッティング (SPJ) 技術です。この技術は、私たちがよく知っているバインダージェッティング技術といくつかの類似点があります。バインダージェッティング技術は、MIT の Ely Sachs 氏と Mike Cima 氏によって開発されました。この技術は、voxeljet や exone などの企業によって商品化されています。

ExOne は、産業グレードの 3D プリンターの製造会社で、主に航空宇宙、自動車、重機、エネルギーなどの分野にサービスを提供しています。その応用分野は、主に小ロットの高付加価値製造複合砂型です。 ExOne の機器は金属印刷にも使用されており、ExOne はコバルトクロム (Co-Cr) 合金、ニッケル合金 (IN Alloy 718)、鉄クロムアルミニウム合金、ステンレス鋼、タングステンカーバイド (WC) 材料などの金属粉末を提供しています。 2015年には、大型3Dプリントシステム「Exerial」も発売された。 Exerial システムは、ラピッドプロトタイピングと少量生産向けの同社の現在のシステムを超える間接印刷技術を通じて、大量生産の工業化を可能にします。

バインダージェッティング方式の3Dプリント技術自体について言えば、ドイツのvoxeljet社の3Dプリンターは主に化学バインダーと各種材料粉末を混合して部品を印刷する方法を採用しています。ただし、金属部品の印刷にはまだ使用されていませんが、砂、PMMA、セラミックなどの材料の印刷に多く使用されています。非常に興味深いのは、2017年9月にvoxeljetがHSS高速焼結装置の発売を発表したことです。これは現在、ナイロン12やTPU素材の高速製造に使用できます。HPのMJF装置と真っ向から競合する技術と言えます。 Voxeljet が HP のプラスチック印刷分野に参入するのとちょうど同じように、HP は金属製品用の 3D 印刷装置を発売すると発表しました。

3Dプリントの分野では、生産速度の向上を主なテーマとする新たな競争トレンドが生まれています。粉末メーカーが設備製造分野に参入したり、金型製造に使用される3Dプリント設備メーカーがプラスチック製品の直接3Dプリント分野に参入したり、プラスチック3Dプリントの設備メーカーが金属3Dプリント分野に参入したりしています。

イスラエルの Xjet 社のナノメタルジェット技術を含むこれらの迅速な金属製造ソリューションは、製造プロセス中に化学物質を追加し、焼結ステップを必要とするため、間接的な金属製造方法です。これは、私たちがよく知っている選択的レーザー溶融処理法とはまったく異なり、満たす市場の要求も多少異なります。

どのような市場戦略を採用したとしても、最終的に競争で発言する権利を獲得できるかどうかは、応募の最終段階にかかっています。間接金属生産の分野に参入するメーカーが増えるにつれて、間接金属印刷のアプリケーションの探求における次のステップは急速な発展傾向を示すでしょう。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
液体金属3Dプリント会社Xjetの創設者、ハナン・ゴトハイト氏との会話

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