SLS 3Dプリントナイロンポリマー抗菌コーティング

南極クマの紹介: 3D プリントではさまざまなパーソナライズされた製品を製造できますが、材料や特性の制限により、メーカーは設計の可能性を十分に実現したり、製品の理想的なパフォーマンスを実現したりできない場合があります。そのため、研究者たちはその潜在能力を解き放つ方法を研究しています。

△この研究は「レーザー焼結用ポリマー粉末に機能性を導入するシンプルなワンステップアプローチ」というタイトルでネイチャーコミュニケーションズ誌に掲載されました（ポータル）
2024年4月19日、アンタークティックベアは、ノッティンガム大学化学学部と工学部の研究者が、プラスチック材料にさらなる機能性を与えることができる新しいタイプのプラスチックコーティングを開発したと主張していることを知りました。

この研究は、業界で広く採用されている主要ポリマー (PA-12) を湿った環境で使用する場合の限界に対処することを目的としています。現在、ポリアミド素材で作られた製品は、カビや菌の繁殖により湿気の多い環境では長期間使用することができません。そのため、この研究では、新しいシェルコーティングを開発することでカビや菌類の繁殖を効果的に防ぐことができる新しいタイプの着色ポリマー粉末を提案しており、これにより湿気の多い環境での3Dプリントオブジェクトの応用に新たな可能性がもたらされます。

研究チームによると、3Dプリントプロセスで使用されるPA-12ポリマー粒子を超臨界二酸化炭素でコーティングする効率的で効果的かつクリーンなプロセスを開発し、その機能性を大幅に向上させたという。

△反応プロセスの概略図。粉末床溶融またはレーザー焼結粉末を作成するための多用途で持続可能な方法であり、現在入手可能な市販の装置を使用して印刷できます。
技術研究開発の背景

最も一般的な商用 3D 印刷技術の 1 つは、粉末床溶融結合法またはレーザー焼結法です。このプロセスでは、自由に流れるポリマー粉末の層が敷かれ、コンピューターで生成された設計に従ってレーザーが粉末を層ごとに溶かします。

新たな粉末層を前の層の上に置いて、レーザーで粉末を再度溶かしながら次の層に固定します。このプロセスは、設計された部品が完成するまで続けられ、多くの場合、数千の層で構成されます。

PA-12 は、自動車産業や航空宇宙産業などの 3D 印刷業界で複雑で詳細な部品を印刷するために一般的に使用されている強力なプラスチックです。

現在、メーカーは灰色または白色の粉末を選択し、後で色を追加することしかできません。しかし、新しいプロセスでは、色彩とカビに対する耐性のためのコーティングを追加するという 2 つの重要な機能を提供することで、この問題を解決できる可能性があります。

△コーティングを施したプラスチック3Dプリント部品
新しいプラスチックコーティングが3Dプリント材料の機能化を実現

「3D 印刷業界は、使用されるポリマーの機能的限界により、いくつかの課題に直面しています」と、工学部付加製造センターの材料工学教授であるクリストファー・タック氏は語ります。「これらの課題のいくつかに対処するために、粒子をコーティングすることで機能性を追加するシンプルで効果的な方法を開発しました。印刷されたポリマーの機械的および熱的特性に一致するように、カラーシェルポリマーを設計しました。この新しいプロセスは、処理性能を犠牲にすることなく、幅広い材料特性を活用するための簡単な方法を提供します。」

化学学部長のスティーブ・ハウドル教授は次のように述べている。「重要なのは、私たちがこれを業界で一般的に使用されている材料である PA-12 を使用して実証したことです。私たちの新しい着色ポリマー粉末は、既存の市販の機械で完璧に機能します。」

△走査型電子顕微鏡（SEM）画像では、コーティングされた粒子とコーティングされていない粒子の表面構造に明らかな違いが見られます。現在、PA-12を使用した製品は、カビや菌類の繁殖により、湿気の多い環境では使用できません。新しいシェルコーティングは、このような事態を防ぐコーティングの開発に使用でき、3D プリントされたオブジェクトを新しい分野で使用するための新たな可能性を切り開くことができます。

ハウドル教授は次のように付け加えました。「このプロセスの大きな利点は、現在の商用 3D 印刷プロセスに簡単に組み込むことができることです。新しい機能を導入し、プロセスを合理化することで業界の範囲を広げる可能性があるだけでなく、重要なのは、これらすべてが持続可能であることです。」

一般的に、PA-12 で作られたアイテムは、カビや菌類の繁殖を防ぐため、湿気の多い環境では使用しないでください。新しいシェルコーティングは、このような事態を防ぐコーティングの開発に使用でき、3D プリントされたオブジェクトを新しい分野で使用するための新たな可能性を切り開くことができます。

SLS 3Dプリントナイロンポリマー抗菌コーティング

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