先端レーザー材料（ALM）：生産および特定用途向けの工業用粉末に焦点を当てる

この投稿は Coco Bear によって 2024-5-5 22:26 に最後に編集されました。

Advanced Laser Materials (ALM) は、付加製造市場向けのナイロン粉末の開発と商品化を当初の目標として 2003 年に設立されました。それ以来、ALM は、粉末床技術市場の発展に伴い、生産に適した工業用粉末や特定用途向け材料へと徐々に重点を移してきました。 2024 年 5 月、Antarctic Bear は、ALM 社長の Donald Vanelli 氏と ALM セールス担当副社長の Darin Chartier 氏が、ALM (EOS が買収) の運営方法、より広範な積層造形材料市場におけるその独自性、粉末床溶融結合積層造形の現状と将来について語ったことを知りました。

EOSがALMを買収
SLS 3D 印刷ソリューションの大手プロバイダーであるドイツに本拠を置く EOS は、2009 年に ALM の買収を開始し、2011 年に買収を完了しました。当時、ALM は主に、機械に依存しない粉末を OEM やサービス組織向けに開発し、販売していました。米国市場で影響力が小さいEOSにとって、ALMとの連携は戦略的な参入ポイントとなる。

ドナルド・バネリ氏は、「ALM と EOS を統合することで、EOS マシンに含まれない材料ビジネスを追求し、それらの顧客との関係を構築する機会が生まれます。EOS は過去 10 年ほどでポリマー市場シェアを大きく拡大してきました。」と述べています。

EOS が ALM に惹かれたもう一つの重要な要因は、ボーイングが 787 航空機の空気ダクトの製造に使用している FR-106 難燃性ナイロンなど、アプリケーション固有の材料を製造する同社の能力が高まっていることです。アプリケーションに関する顧客中心主義は、EOS による ALM 買収の大きな部分を占めていたと Vanelli 氏は言います。「現在、ALM は EOS の中央ビジネスユニットの一部であり、非 EOS システム向けの材料の開発はビジネスの 50% を占めています。残りの半分は、アプリケーション固有の材料の開発に重点を置いています。そのため、プロジェクトやニーズがあれば、EOS が持つコア材料の一部を取得して、それを修正することができます。」

カスタム素材開発
ALM のカスタム材料開発サービスは、企業の既存の製品ポートフォリオを考慮することから始まり、総合的なアプローチを採用しています。顧客が電話をかけて資料を要求すると、ALM はアプリケーションを起動し、逆方向に処理を進めます。

●既存の標準製品に適合するアプリケーションであれば、そのまま使用できます。
●既存の製品がユーザーの要件を満たしていない場合は、ユーザーのニーズをさらに明確にするために、顧客と具体的にコミュニケーションを取る必要があります。製品ポートフォリオの中で、少し調整できるものや、ゼロから開発できるものはあるでしょうか。

通常、ALM が特定の顧客アプリケーション向けに材料を開発すると、その材料は最終的に商品化され、さまざまな業界の他の顧客に販売されます。「当社は、より幅広い市場に対応できる素材を作ることを好みます。IP の共有や顧客による IP 所有に反対しているわけではありませんが、素材が市場全体で機能することが最善です」とシャルティエ氏は述べました。「ALM は顧客と協力して、顧客が市場の最前線に留まり、市場をリードする価格や独占期間など、市場で最初に権利を獲得できるように取り組んでいます。」

ALM は、用途に特化した材料開発と、研究開発、生産、物流を組み合わせた総合的な生産能力により、パウダーベッド市場で際立っています。ヴァネリ氏は、ALM チームは業界で平均 10 年以上の経験を持つ人々から構成されていると述べました。この経験と同社の独自の体制を組み合わせることで、ALM は材料を迅速に開発して商品化し、必要に応じて生産を拡大することができます。

●生産工程においては、原料メーカーからベースパウダーを発注し、社内で各種ブレンドを行っています。 ALM には、低せん断混合技術と高せん断混合技術の両方があります。ユーザーが充填剤を追加する場合は低せん断を使用し、微量添加剤、顔料、酸化防止剤などを効果的に分散させるには高せん断混合を使用します。ALM は、粉末粒子を成形するためにも高せん断混合を使用します。 ALM には粉末を極低温で粉砕する機能もあります。「当社は約50トンを極低温粉砕することができ、また熱処理を使用して粉末の溶解方法や挙動を変更したり、ふるい分け技術を使用して粒度分布を制御することもできます。」

●品質管理のため、ALM 工場には ISO 9001 認定の QC ラボがあります。 ALM は、受け取った原料粉末と開発する新材料の両方について、さまざまな特性を測定します。同社の研究開発と生産業務は密接に連携しています。「R&D チームに生産と研究室の能力がすべて備わっているのは良いことです。結局のところ、顧客にとって経済的なソリューションを作る必要があり、それは研究室だけで機能するのではなく、拡張可能で経済的でなければなりません」と Vanelli 氏は説明します。「ですから、R&D で働く人々が生産にアクセスできることは素晴らしいことであり、そうでない場合よりも製品をより速く、よりうまく作ることができます。」

ALMポートフォリオ
ALM の広範な粉末床融合材料ポートフォリオは、コア材料、繊維充填粉末、特定の特性を持つ粉末、持続可能な材料など、約 40 種類の粉末で構成されています。材料は、工業品質の材料、強化材料、持続可能な材料の 3 つの基本的なカテゴリに分類できます。

標準的な産業範囲では、ALM は自社製品を多数提供しているほか、EOS 製品ポートフォリオの製品も多数提供しています。これらには、当社が20年以上使用しているPA 2200や、業界全体の基幹製品であるエボニック社のPA 12、アルケマ社のPA 11などの材料が含まれます。 ALM では、製品ポートフォリオの約 60% が非標準であるため、ALM はこれらのコア製品を取得し、そこから他の製品を派生させます。

これらの新しく生成された材料は、静電気の放散や難燃性などの特性を付加したものなど、強化材料のカテゴリに分類されることが多く、航空宇宙やその他の用途で重要です。 ALM には、炭素繊維、鉱物繊維、ガラス繊維などの繊維強化材料もあります。これらの強化材の一部は、粒子に直接組み込まれた複合繊維を特徴としており、従来の SLS では実現できなかった等方性特性をもたらします。

持続可能性の分野では、ALM は再生可能な方法で原材料を調達すること、廃棄物を削減すること、環境への影響を最小限に抑えることという 3 つのことに重点を置いています。再生可能な原材料の調達に関しては、ALM は化学会社と協力してバイオベースの粉末を開発しています。現実には、すべての部品がリサイクルされるわけではありません。では、下流の環境に悪影響を与えないようにするには、どうすればいいのでしょうか? ALM はさまざまな方法でこの問題に取り組んでいます。

●まず、アルケマは最近、バイオ由来の PA11 を発売し、現在は EOS と協力して気候中立の PA 2200 を開発中です。 ALM は再生可能な資源からポリプロピレンも開発しています。
●2つ目は、印刷プロセス中の劣化を防ぐ安定したポリマーを作成することです。ALMはアルケマと協力して鎖末端PA 12製品を開発しており、多くのTPUおよびPP材料はSLSマシンで長期使用した後も安定性を備えています。安定性が向上すると、粉末の購入率と使用率が向上し、未焼結粉末の再利用が増加し、最終的には廃棄物が最小限に抑えられます。
●ALMは素材の生分解性向上に取り組んでいます。 ALM チームは、ポリマーが環境中でより容易に分解されるように、添加剤を加える作業に約 3 年を費やしました。埋め立て地に到着すると、そこに含まれる添加物によってポリマーが分解し始めます。

アプリケーションとトレンド
ALM 材料開発と供給の面では、商用無人航空宇宙は現在、ALM の強化材料事業の中で最も急速に成長している分野です。この現象は、ALM と The Drone Bird Company のコラボレーションによって最もよく例証されています。同社は、潜在的に危険な環境で本物の鳥が飛んだり巣を作ったりするのを防ぐ鳥の形をしたドローンの製造を専門とするオランダの企業です。

3D プリントを導入する前、Drone Bird はグラスファイバーとエポキシ樹脂を組み合わせた材料を使用してドローンを手作業で製造していたため、開発と製造に時間がかかり、収益性にも影響が出ていました。ドローン・バード社は当初、ドローンの本体を発泡スチロールで作っていたが、墜落した際に内部の電子機器が損傷した。そこで彼らは解決策として 3D プリントと ALM に目を向けました。 ALM は、高強度で軽量なカーボン強化ナイロンである PA 640-GSL を推奨しています。

Drone Bird Company は、この素材と EOS P 396 マシンを使用して大きな成功を収め、最終的にはこの組み合わせを使用してドローンの本体とさまざまなカバーを製造しました。 PA 640-GSL はドローン内部の電子機器を保護するのに効果的であるだけでなく、素材が浮力を持つため、鳥の形をしたドローンが水に着水した場合でも回収することができます。さらに、3D プリントの使用により、同社の設計、テスト、および製造プロセスが加速されました。

ALM のリーダーたちは、自社の材料に対する需要が長年にわたってどのように変化してきたかについて議論する中で、最大の変化は、主に OEM やサービスビューローに迅速な試作のために材料を供給することから、特定の特性を持つ生産グレードの材料に対する高まる需要を満たすことへと変わったことだと述べました。

「私がこの分野で働き始めた頃は、顧客には 2 つのタイプがありました。ラピッドプロトタイピングラボを持つ OEM と、主にプロトタイピングを必要とするサービスビューローです」と Vanelli 氏は説明します。「2010 年代初頭に SLS 技術の生産アプリケーションが増加するまで、状況は変わりませんでした。過去数年間の ALM の成長はすべて、生産アプリケーション向けの高度に特殊化された材料の領域で起きました。材料が特殊化されただけでなく、プロセスとハードウェアも特殊化されました。」

Antarctic Bear は、今年 6 月にロサンゼルスで開催される Rapid + TCT カンファレンスの EOS ブースで ALM が発表されることを知りました。興味のある方は注目してください。

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