72の変化、2017年の3Dプリント材料の概要

積層造形技術は、世界の製造業における新たな製造方法として、6、7年前から広く世間の注目を集めており、「3Dプリンティング」という非常に現実的で鮮明な名前も付けられています。しかし、新しい製造技術が普及できるかどうかは、材料が日常のニーズを満たすことができるかどうかにかかっています。たとえば、プラスチックの大規模な応用需要により、射出成形プロセスは急速に成熟し、普及しました。 6、7年が経ち、南極熊は中関村オンラインで現在の3Dプリント材料をまとめた記事を見て、それを熊の友達全員にシェアしました。

●3Dプリントの基盤となるエンジニアリングプラスチックは、伝統的な加工産業と同様、3Dプリントの分野でも最も基本的かつ広く使用されている材料です。 2007 年に最初のオープンソースデスクトップ 3D プリンター RepRap が登場して以来、デスクトップ 3D 印刷デバイスで使用される最も一般的な材料はプラスチック、具体的には ABS と PLA です。
△デスクトップ3Dプリンターについて学んだ友人は、このタイプの消耗品に馴染みがあるでしょう

ABS プラスチックと PLA プラスチックはどちらも熱可塑性に優れているため、デスクトップおよび商用の FDM3D プリンターで広く使用されています。加熱、溶融、押し出し、冷却して 3 次元モデルを構築します。実際、ABS 材料は伝統的な射出成形加工方法でも広く使用されており、強度が高く、靭性が良く、加工が容易なため、さまざまな機器や装置のシェルに広く使用されています。 PLA素材は強度や靭性ではABSに劣りますが、より環境に優しく、生分解性があり、加熱しても臭いがないため、デスクトップ3Dプリンターでの使用が増えており、モデルの構造や構築を表示するのに問題はありません。
△ABS素材は、機器や装置のハウジングによく使用されます

時が経つにつれ、PVC、PC、PAナイロン、TPU、PBTなど、ますます多くの熱可塑性プラスチックが3Dプリント機器での使用がテストされるようになりました。商業的実用性のニーズにより、3Dプリントプラスチック材料の性能と種類が拡大しました。単一のプラスチック材料に添加剤と改質剤を加えることで、強度、耐摩耗性、剛性などの1つまたは複数の物理的特性が向上し、商業用3Dプリント製品の適用範囲がモデルやプロトタイプのディスプレイに限定されるだけでなく、大幅に拡大し、商品の最終部品として直接使用することもできます。 △PolyMakerブランドの各種改良3Dプリントプラスチック

最も最先端の応用例の 1 つは、Stratasys ULTEM 熱可塑性プラスチックを使用して地球衛星のアンテナを 3D プリントすることです。 ULTEMプラスチックは、アメリカ航空宇宙局（NASA）のジェット推進研究所（JPL）による複数のテストと認証を受けており、極度の温度や紫外線に耐え、真空環境でも疲労や劣化に強いことから、衛星部品に最適な素材として選ばれ、3Dプリントで製造されています。実はこれも改良プラスチック製品です。 △ULTEM素材は地球の衛星に使用されている
△NASA JPL研究所によるテストと認定

もう一つの非常に一般的なプラスチック材料として、ナイロン (PA) を挙げなければなりません。ナイロンは市販の 3D 印刷装置でよく使用され、FDM 3D プリンターや SLS (レーザー焼結) 3D プリンターにも適した熱可塑性プラスチックです。 △ SLS 3Dプリント用ナイロンパウダー

ナイロン 3D プリント製品は、優れた機械的特性、耐熱性、耐摩耗性、耐腐食性を備えており、ナイロンは比較的潤滑性があります。従来の熱可塑性成形プロセスで製造されたナイロン素材は、クリップ、プラスチックリベット、ケーブルタイに使用されていますが、3Dプリントの成形機能は、モデルディスプレイ、靴のミッドソール、手工芸品、スペアパーツへの用途を拡大しており、柔軟なナイロンは衣料品の生地の3Dプリントにも使用され、ファッション業界での地位を確立しています。 △究極のナイロン3Dプリントドレス

現在、3D プリント業界ではプラスチック材料が最も一般的で広く使用されています。
●上限金属と合金を決定する
エンジニアリングプラスチック材料は 3D プリント技術の普及を意味し、金属および合金材料の応用は 3D プリント技術の上限を決定し、特殊なシナリオまたは環境で使用できます。過去2年間で、3Dプリントに適した金属の種類は大幅に増加し、最近の科学研究の成果により、より豊富な種類の合金材料が追加されると予想されています。
2015年から2017年にかけて、商業・工業用途の金属3Dプリント業界にさらに多くの資本が投入され、ステンレス鋼、アルミニウム、金、銀、プラチナ、真鍮、青銅、チタン合金など、さまざまな金属材料が登場しました。カスタマイズサービスプロバイダーでは、一般消費者向けにアクセサリーやギフトをカスタマイズするほか、金属材料の 3D プリントのより最先端の用途として、航空宇宙、国防および軍事、造船、衛星通信などが挙げられます。 △カスタムサービスプロバイダーのShapewaysが貴金属3Dプリントをサポート

英国のレニショーは、チタン合金製自転車フレーム全体を3Dプリントし、チタン合金部品の軽量性と高強度を実証した。最適化された中空構造により、3Dプリントされたフレームの重量はわずか1.4kgである。カーボンファイバーフレームと比較すると、チタン合金フレームは剛性と硬度が高くなっています。マウンテンバイクのレースではクラッシュがよく起こりますが、チタン合金フレームは無傷のままであることが保証されています。 △ レニショーの3Dプリント自転車のフレームはチタン合金で作られていることに注意してください

さらに一歩進んで、中国国産の大型航空機C919では、3Dプリントで製造された大型チタン合金部品が使用されています。エアバスは2017年9月、量産型A350XWB機にチタン合金製コネクタブラケットを採用すると発表しました。量産型民間航空機に金属3Dプリント部品が採用されたのはこれが初めてです。 △3Dプリント技術で製造された国産大型航空機C919のチタン合金製中央翼スラット

また9月には、ネイチャー誌に、アメリカの科学者がアルミニウム合金粉末にジルコニウム水素化物ナノ粒子を加え、レーザー溶融3Dプリント法を用いて、鍛造材に匹敵する強度を持つアルミニウム合金3Dプリント部品を得て、これまで合金3Dプリントで応力によりよく発生していた亀裂を回避したという記事が掲載された。この研究の意義は、この添加剤がさまざまな合金トナーの3Dプリントにも適しており、3Dプリントでサポートされる合金材料が大幅に拡大する可能性があることです。伝統的に処理される合金材料は5,000種類以上あり、豊富なリソースプールです。 △3Dプリント技術により、より多くの種類の合金が追加されると期待される

現在、金属3Dプリント技術と材料は資本と業界の注目の的であり、3Dプリント技術の応用限界は金属3Dプリントによって決定される可能性があります。
●専用感光性樹脂感光性樹脂は、かつて米国のKickstarterクラウドファンディングのスターであるForm1 3Dプリンターによって、一般の人々にとって非常に身近な存在となりました。当時、デスクトップ3Dプリントは精度のみを重視しており、感光性樹脂消耗品を使用するForm1は広く注目を集めました。 △3Dプリント用感光性樹脂

正確に言うと、感光性樹脂は光開始剤を含む混合物であり、光の照射により粘性液体から固体に変化します。感光性樹脂は、特に SLA/DLP 3D 印刷技術で使用され、Stratasys の PolyJet 3D 印刷技術などの一部のジェッティング + 光硬化技術でも使用されます。 △SLA/DLP3Dプリント用感光性樹脂

したがって、感光性樹脂は特定の化学物質であるとは言えません。3Dプリントでは、さまざまな比率で製造することで、より優れた物理的特性を持つABSやナイロンなどのエンジニアリングプラスチック材料のサンプルが得られ、試作射出成形金型として使用することもできます。さらに、樹脂の特性によって適用方向が決まります。パラフィン樹脂は通常、ジュエリー鋳造用のネガ型として使用され、歯科用樹脂は歯肉構造の修復や義歯の作成に使用されます。 △パラフィン樹脂で印刷したリングフェイスのワックスモデル
△デンタルレジンは歯茎の形を修復します

アメリカの研究者は、セラミック特性を持つ感光性樹脂も開発しました。3Dプリントされた製品は高温焼成後、顕著なセラミック特性を持ちます。1,700℃の高温に耐えることができ、電気絶縁性、断熱性があり、ロケットエンジンへの応用が期待されています。
△耐高温3Dプリントセラミックス
金属モデリング用の砂や砂利の材料、フルカラー肖像画の 3D プリント用の石膏の材料、家を建てるためのコンクリートなど、特殊な 3D プリント材料も多数あります。新しい材料は絶えず登場しており、それぞれの材料は新しい応用分野を意味します。 △フルカラー3Dプリント肖像石膏素材
△ 3Dプリントしたコンクリート材料で家を建てる

もちろん、新素材の開発から成熟、そして試験、商品化、そして最終的には大規模な量産に至るまでには長いプロセスが必要です。一般消費者の受け入れ、健康および安全要因が関係します。新しい 3D プリント材料と技術の応用と推進には数年かかります。ゴム、炭素繊維、リチウム電池など、新しい技術や新しい素材が私たちの生活に変化と向上をもたらしてくれることを嬉しく思います。
出典：中関村オンライン

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