Xact Metal の金属 3D プリントは 12 万ドルという価格ですが、なぜこんなに安いのでしょうか?

ペンシルバニア大学イノベーションパーク発の新興3Dプリント企業Xact Metalは、中小規模の研究機関向けに粉末床溶融金属3Dプリンターを発売した。印刷材料にはステンレス鋼やインコネル180などがある。チームは次のステップでさらに多くの印刷材料に拡大する予定だ。 Xact Metal プリンターの価格は約 12 万ドルです。Xact Metal チームは、プリンター内でレーザーを誘導する高価なガルバノメーターサーバーを、比較的低コストのソリューションに置き換えました。Xact Metal の金属 3D 印刷機器は、印刷品質を犠牲にすることなく印刷コストを削減できると主張しています。

Xact Metal の CTO である Matt Woods 氏は、ペンシルベニア州立大学の CIMP-3D Additive Manufacturing Lab で働いていたときに、同じ金属 3D プロセスで複数の金属を融合できるというアイデアを思いつきました。しかし、このアイデアを実現するために、ウッズ氏は研究所の数百万ドルの金属 3D 印刷装置にリスクを負わせることはできませんでした。そこで彼は、低コストの探索実験を行うために安価な装置を組み立てました。この低コストの機器が、Xact Metal の起業家としての旅の始まりでした。

ウッズ氏は、ペンシルベニア州立大学からの助成金、インキュベーター、ペンシルベニア州のフランクリン・テクノロジー・パートナーズ・プログラムを通じて、スタートアップ資金をいくらか受け取った。彼と彼のチームは、新しいレーザー金属 3D プリント方式を考案しました。

ウッズ氏によると、当初は金属粉末床溶融結合システムをベースにしたプロトタイプ機を開発し、ハイエンドシステムの性能特性を維持しながら金属システムのコストを削減できる方法を開発したという。これは主に、業界で現在行われている方法とは少し異なる方法でレーザースキャンプロセスを実行できるためです。彼らは中古のバインダーインクジェットプリンターを購入し、それをすべて分解して、それを基に、粉末床金属 3D 印刷プロセスで通常使用されるガルバノメーターミラーを XY ガントリーシステムに置き換えた新しいシステムを構築しました。

Xact Metal はガルバノメータミラーを廃止し、同社が「Xact Core」と呼ぶ XY ガントリーシステムに置き換えました。このシステムは、より軽量で安価なミラーをガントリーに取り付け、X 軸と Y 軸の両方で移動してレーザー走査パスを配置します。ガルバノミラーにより、レーザーはポイントからポイントまで毎秒最大 7 メートルの速度で非常に高速に移動できます。 Xact Metal のチームは、金属粉末ベッドレーザー溶融プロセスに必要な実際のレーザー移動速度は約 800 ～ 1,500 mm/s であることを発見しました。これにより、XY ガントリーシステムを介してレーザー走査パスを配置することが可能になりました。

Xact Metal のオリジナルコンセプトのマシンは、粉末床を毎秒 100 ミリメートルの速度でスキャンできました。現在、特許取得済みのイノベーションにより、Xact Metal はその速度を毎秒 1.5 メートルまで向上させることができました。 Xact Metal はミラーを使用していますが、回転ミラーではありません。さらに、Xact Metal はガントリーを可能な限り軽量に保ち、できるだけ早く移動できるようにしました。 Xact Metalが発売したXM200金属3Dプリンターの価格は約12万ドル。 XM200 は 250W ファイバーレーザーを使用し、造形体積は 5 x 5 インチ x 5 インチ (127 mm x 127 mm x 127 mm) です。

さらに、Xact Metal の処理中、レーザースキャンビームは常に印刷面に対して直交するため、粉末床に当たるスポットの直径は一定になります。このプロセスを、懐中電灯を壁に向けるようなものと考えてください。懐中電灯を壁に対して垂直に向けると、懐中電灯の光点は円形に見えます。懐中電灯を壁に向けて傾けると、スポットはより楕円形になります。

この機能により、Xact システムはレーザー溶融粉末プロセスにおいてさらなる利点を獲得します。粉末上のレーザービームの直径、つまりレーザーの「スポットサイズ」を簡単に制御できます。スポットサイズが大きいほど堆積速度が向上し、材料をより短時間で溶かすことができ、スポットサイズが小さいほど解像度が高く、より詳細な 3D 印刷効果が得られます。

最初の XM200 は 2017 年 9 月に出荷の準備が整う予定です。現在、XM200 は R&D ラボや大学に最適ですが、同社はすでにより大型のデバイスの開発に取り組んでおり、ガントリーにレーザーをさらに追加する予定で、今年 11 月に発表される予定です。
出典: 3Dサイエンスバレー

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