カーボンナノチューブ溶接法:FDM 3D プリント部品の強度をほぼ 3 倍に向上!

カーボンナノチューブ溶接法:FDM 3D プリント部品の強度をほぼ 3 倍に向上!


3D プリントに詳しい方なら、現在主流の技術の中で、溶融堆積法 (FDM) が最も人気があることをご存知だと思います。これは、溶融した材料をノズルから押し出して層ごとに積み重ねる成形方法であり、実装が比較的簡単でコストが最も低いためです。しかし、この方法では、隣接する印刷層を単に結合するだけなので、印刷された部品は実際には非常に壊れやすく、大きな力に耐えられません。そのため、現時点では、この技術はプロトタイプ開発など、あまり重要でない分野で主に使用されています。



しかし、実はこの問題にはいくつか解決策があります。例えば、 2014年にアメリカのテキサス工科大学が提案した「カーボンナノチューブ溶接法」は非常に有効です。最近、Antarctic Bear は、米国のテキサス A&M 大学 (TAMU) でも同様の方法が導入され、その効果はさらに優れており、印刷された部品の強度が 275% も向上したことを知りました。



この研究のリーダーであるミカ・グリーン氏によると、この新しい方法はエッセンシャルマテリアルズとトリフュージョンの協力で開発されたとのこと。具体的な実施方法は、まずFDMで最も一般的に使用される熱可塑性ワイヤーを多層カーボンナノチューブ(CNT)を豊富に含むポリマー材料の層でコーティングし、その後通常の印刷を行い、最後に局所誘導無線周波数(LIRF)溶接と呼ばれる技術により印刷部分にマイクロ波を照射するというものだ。このプロセス中、隣接する印刷層の間に分散された CNT は急速に加熱され、近くのポリマーを溶かして、印刷層を溶接します。これにより、層間の結合強度が強化され、印刷物の全体的な強度が向上します。

現在、TAMU はこの研究に関する論文を Science Advances 誌に掲載しています。ご興味のある方は、この添付ファイルをクリックしてダウンロードしてください。 また、同社は、プロセス全体を簡素化するために、LIRF ハードウェアを FDM プリンターに追加する方法をさらに検討していると述べました。

さらに読む: 「カーボンナノチューブとマイクロ波で 3D プリントを強化する」

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FDM、強度、カーボンナノチューブ

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