Axtra3D: ハイブリッド光合成 (HPS) 3D 印刷プロセスが 2 ～ 20 倍高速化

Antarctic Bear の紹介: DLP と SLA という 2 つの光硬化 3D プリント技術を組み合わせると、どのような効果が生まれるのでしょうか。

2024年6月、Antarctic Bearは、2021年に設立され、ハイブリッド光合成（HPS）技術を発表したAxtra3Dが、Lumia X1 3Dプリンターを使用して光重合付加製造業界に変革をもたらしていることを知りました。革新的なハードウェアと材料の組み合わせにより、いくつかの成功したアプリケーションが生まれました。その 1 つが、ハイブリッド光合成 (HPS) 技術と BASF の Ultracur3D RG3280 材料で作られた金型インサートです。

Lumia X1 高速SLAシステム

Lumia X1の仕様は次のとおりです。
● XY解像度は50μmです。
● 波長は405です。
●最大印刷容量（XYZ）は250 x 140 x 500 mm / 9.8 x 5.5 x 19.6インチ/ 17.3リットルです。

このシステムには 4 つの革新的なテクノロジーが搭載されています。
●まず、ハイブリッド光合成（HPS）技術は、レーザーSLAとデジタル光処理（DLP）を組み合わせたものです。このデュアルイメージング機能により、非常に高いスループットで大きな表面積を持つ超高解像度の部品を作成できます。

●次に、TruLayer Separation は、アクティブな印刷レイヤーをすばやく分離し、次のレイヤーにシームレスに移行するのに役立つレイヤー移行および分離テクノロジーです。これにより、硬化層にかかる静水圧 (フィルムベースの DLP/LCD 3D プリンターで一般的) が排除され、層間の待機時間が短縮されるため、機械から取り出した直後からガラスのような高度に研磨された表面を実現できます。

●3 番目のイノベーションは TruLayer Adaption です。これにより、ガラスシートが動的に監視および調整され、各層が完全に平坦で、必要な許容範囲内であることが保証されます。他の DLP/LCD 3D プリンターとは異なり、ガラスプレートは動的に調整できるため、長い硬化時間を必要とせずに、樹脂の厚さを希望の層の高さに保つことができます。

●最後に、Z 軸は革新的な設計を特徴としており、システムの印刷プラットフォームがデュアル Z 軸に取り付けられ、動きが制限されて真の直線運動が保証されます。

デジタル製造サービスプロバイダー Prototek の製造マネージャー Ben DeGrave 氏は、次のように述べています。「Axtra3D の Lumia X1 プリンターは、DLP 速度と SLA 印刷品質を組み合わせた独自のテクノロジーを提供し、顧客に新しい材料オプションと、競合製品に匹敵するかそれを上回る高い精度を提供します。当社は Axtra3D と協力して同社のテクノロジーの限界を押し広げることを楽しんでおり、Prototek は Axtra3D の将来に期待しています。」

Lumia X1 は、産業および医療用途向けに高いスループット、精度、機能解像度、表面仕上げを提供します。 HPS と TruLayer テクノロジーの相乗効果により、従来のテクノロジーに比べて印刷スループットが 2 ～ 20 倍に大幅に向上します。さらに、表面の平坦度が 20 ミクロンの大きな断面積を印刷できるため、ガラスなどの高度に研磨された表面に直接印刷できます。

使用可能な材料には、耐久性、強靭性、剛性、エラストマー性、耐熱性、透明、鋳造可能、セラミック充填、難燃性、ESD、歯科用、生体適合性などがあります。主要な材料パートナーには、BASF、3D Systems、Henkel、NextDent、Keystone、Pro3Dure などがあります。

「2つの技術を1つに組み合わせ、レーザーの精度と表面仕上げを維持しながらDLPフィルを実行することの重要性に人々はすぐに気づくでしょう」と、Axtra3D技術を使用する3DプリントサービスプロバイダーであるDinsmoreのCarbon Labs責任者、キリル・トゥリノフ氏は語った。

1 つの 3D 印刷プロセスでスピードと精度を融合<br /> 周知のとおり、樹脂印刷の分野では、高精度と高速性を同時に実現することが常に研究者の焦点となってきました。しかし、HPS を使用すれば、この問題は過去のものになります。HPSテクノロジーは、DLP と SLA を 1 つのシステムに統合します。

この技術は、画像ジェネレーターとレーザーを統合することによって機能します。 2 つの光源は同じ波長と同じ画像平面の平坦性で同期して動作することができ、画像ジェネレーターはほとんどの断面を固めて DLP の速度を実現できます。同時に、レーザーは 50 ミクロンの解像度で境界輪郭を生成し、表面品質と精度を向上させます。 Axtra3D は両方を活用することで、高い印刷速度、品質、精度を両立することに成功しました。さらに、この技術を大規模なプラットフォームに拡張することも可能で、多くの樹脂 3D 印刷プロセスでは通常は珍しい、より大きなビルドボリュームが可能になります。

オーダーメイドのビジネスモデル
Axtra3D は、さまざまな顧客ニーズを満たすために 2 つのコアビジネスモデルを提供しています。 Axtra Solutions は、Axtra3D のアプリケーションチームとプレミアムマテリアルパートナーの専門知識を活用して、完全に最適化されたソリューションを提供し、顧客がすぐに使用できる完全な 3D プリントセットアップを確実に受け取れるようにします。同時に、Axtra OpenAccess™ は、顧客が新しい材料やアプリケーションを探索および実験し、イノベーションを実現して変化するプロジェクトのニーズに適応できるようにする柔軟なアプローチを提供します。

金型インサート
Lumia X1 システムと BASF の Ultracur3D RG3280 材料の最も成功した用途の 1 つは、金型インサートの製造です。従来のツールでは、工具鋼やアルミニウムなどの材料のコストが高いことや、処理サイクルが複雑であることから、リードタイムが長くなり、コストが高くなることがよくあります。 Axtra3D のソリューションは、Lumia X1 HPS 3D プリンターとセラミックポリマー Ultracur3D RG 3280 を使用して、品質や設計の整合性を損なうことなく、設計から射出成形部品までの時間をわずか 1 日に短縮します。

RG 3280 の高い剛性と高温耐性を Lumia の HPS および TruLayer プロセスと組み合わせることで、20 ミクロン以内の精度と高精度の詳細を備えた金型インサートを製造できます。インサートは、簡単な後硬化後に使用することができ、インサートの大規模な後処理や後機械加工を必要とせず、コストと時間を大幅に節約できます。

ベクトン・ディキンソンのケーススタディ<br /> 多国籍医療技術企業 Becton Dickinson (BD) は、迅速な反復と少量生産に Lumia X1 を効果的に使用しました。たとえば、金型の設計には 45 分、印刷プロセスには 54 分、金型にフィットさせるための後処理と機械加工には合計 120 分かかり、開始から終了までの合計時間は 5 時間未満でした。同社は 1 つの金型から 300 個以上のポリカーボネート部品を射出しましたが、3D プリントされた金型インサートの製造にかかる総コストは 100 ドル未満でした。

ベクトン・ディキンソンのデジタルエンジニアリング担当シニアマネージャー、ブレット・チャールトン氏は次のように語っています。「当社は2023年5月からこの機械を使用していますが、ダウンタイムが発生したのはアクストラがシステムをアップグレードするために来たときだけで、機械のダウンタイムによる問題は実際にはありませんでした。ルミアX1で作られた金型インサートにより、ターンアラウンドタイムが大幅に短縮されました。」

Axtra3D の Lumia X1 と BASF の Ultracur3D RG3280 材料は、金型インサート分野のゲームチェンジャーであり、これまでにない速度、精度、コスト効率を実現します。これら 2 つのテクノロジーの連携は、同社が従来の製造プロセスをどのように変革し、より革新的で効率的な生産方法への道を切り開いているかを示す好例です。

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