空中に浮かぶ 3D プリントは、将来サポートが不要になるのでしょうか?

空中に浮かぶ 3D プリントは、将来サポートが不要になるのでしょうか?


将来、3D プリントを使用して複雑な幾何学的形状を作成するときには、サポート材料の助けは必要なくなるかもしれません。無重力 3D プリント技術は、そのような想像力豊かでエキサイティングな絵を私たちに提示します。空中に浮かぶ物体を想像してみてください。FDM、SLA、SLS のどの技術を使用しても、製造プロセス中にその構造を安定して維持できます。

真空状態では、印刷に使用する材料が印刷プラットフォームの上に浮かびます。その後、特殊な 3D 印刷技術によって材料が溶かされます。次に、ノズル、レーザー ビーム、または UV 光 (選択した印刷技術によって異なります) が各層を印刷すると、オブジェクトが同期して回転および移動し、最終的に新しい複雑な構造が印刷されます。つまり、モデルは動かないがノズルは動くという現在のモードが、ノズルは動かなくなり、モデル自体は動くというモードに変更されます。

印刷されたモデルは反重力装置によって吊り下げられ、印刷の開始時にすべてのパラメータを設定する必要があります。形状特性、ジオメトリ、表面の特徴も設定する必要があります。プリンターの印刷完了信号ライトが点灯したら、無重力印刷チャンバーからモデルを取り出すことができます。

すごくSFっぽいですね!しかし、思考の壁を打ち破り、不可能を可能にすること、これが発明の意味ではないでしょうか?現在、3 つの新しい印刷技術により、私たちは想像していたものに限りなく近づいています。

マテリアモード


FDMの衝撃的な復活

スペインのカタルーニャ国立建築研究所 (IAAC) の Petr Novikov 氏と Saša Jokić 氏は、オランダの Rees Raman 研究所と共同で、「反重力モデリング」に多大な貢献をしました。この技術により、3D プリントのプロセス中に機械がモデルの傾き、滑らかさ、鋭角を処理する方法を調整できるため、目の前でプリントされたモデルが崩壊するという悲劇を目にすることがなくなります。

彼らの目標は、反重力モデリング技術を使用して、従来の製造スペースとサポート材料の制限から解放され、ほぼあらゆるサイズと形状のオブジェクトを作成することです。

一見すると、この粗雑なロボットアームは 3D プリンターではなく、建設現場の杭打ち機のように見えます... しかし、よく見ると、印刷されたトラックが水平面上に垂直ではなく、空中に浮いていることがわかります。重力の影響を中和することで、チームは 3D プリントの既存の物理的限界を打ち破り、あらゆる角度と方向でのプリントを実現しました。印刷にはまだ支点が必要ですが、既存の技術と比較するとすでに大きな進歩です。

この技術は、ホットメルトポリマーを押し出すことができ、さまざまな角度で安定した構造に瞬時に固化できます。垂直のファサードに簡単に取り付けることができ、多方向印刷が可能です。印刷された曲線は、サポートなしで空間内でほぼ自由に伸びます。

「アンカーフリー」選択的レーザー焼結(ASLS)

SLS は低温環境で金属粉末を急速に焼結し、モデルの耐圧力性を高めます。

印刷プラットフォームを池に例えると、3D 印刷のサポートは「アンカー」に非常に似ています。

シェフィールド大学の先進積層造形研究センター (ADAM) のニール教授と彼のチームは、低温溶融金属粉末を 3D プリントされたモデルに焼結することで、3D プリントされた構造物のサポートの制約を取り除く新しいレーザー焼結技術を開発しました。この技術は、「アンカーフリー選択的レーザー焼結技術」と呼ばれています。

この概念は、比較的低い温度(共晶点)で急速に凝固する冶金学における「共晶合金」の概念に基づいています。例えば、アルミニウムの融点は摂氏 660 度、シリコンの融点は摂氏 1414 度ですが、シリコンとアルミニウムの合金の共晶温度は摂氏 577 度しかありません。この硬化プロセスをさらに加速できれば、応力点に追加のサポートを必要とせずに、最も複雑な形状でも作ることができるようになります。

「3D プリントで新しいモデルを層ごとに構築する場合、モデルの構築にはサポートに頼る必要があるという大きな障害があります。サポートは「アンカー」のようなものです。モデルの印刷は、このアンカー ポイントの周囲に構築する必要があります。この方法でのみ、機械ははみ出した部分を印刷できます。私たちはこの従来の方法を変えています」とニール教授は述べています。

チームは現在、実験材料であるアルミニウム粉末の高温時における特性変化についても研究しており、大きな進歩を遂げている。

SLS技術を印刷に使う場合、ある構造にかかる過度の圧力を伝達または軽減するために、ここにアンカーポイントを追加する(つまりサポートを設置する)のが通常の方法ですが、ASLSの対策はモデルを低温で急速に固化させて圧力に対処することです。


分散ゲル印刷 (GDP)

FDM と SLA の国境を越えた組み合わせ。

イスラエルの企業 MASSIVit 3D は最近、特に多くのサポートを必要とする張り出し構造や多角度構造など、大型の物体を印刷するための独自の 3D 印刷技術を開発しました。

分散ゲル印刷技術で使用されるプリンターには、感光性材料に UV 光源を照射するための可動式クレーン フレームが必要です。紫外線が当たると、その部分の感光性ゲルが固体ポリマーに固まります。同社の独自ソフトウェアと特殊な感光性ゲルと組み合わせた分散ゲル印刷技術により、サポートなしで垂直の壁や天井を簡単に印刷できます。

この技術は、FDM と SLA の両方の利点を組み合わせたものです。FDM に似た動作方法を使用し、SLA の動作原理に基づいて印刷します。 FDM マシンのノズルを UV ランプとして想像してください。UV ランプは印刷パスに沿って高速に移動し、パス上のゲルを硬化させます。


サポートフリーの3Dプリント技術の大きな利点

純粋なサポートフリー 3D 印刷を真に実現する最初の技術は、3D 印刷が産業分野全体に浸透する状況を作り出すでしょう。最も経済的に価値のあるメリットは、機器製造業界が真の「ゼロ損失」を実現し、企業が膨大なエネルギー、材料、時間コストを節約するのに役立つことです。

個人消費者にとっては、モデルの後処理に時間と労力を費やす必要はありません。3D プリントは非常に優れた技術ですが、サポートを切断するプロセスは常に人々を落ち込ませ、イライラさせます。上記3つの技術の早期普及に期待したい。

編集者: Lao Lu、WeChat パブリックアカウント: tino3d



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