シリコン3Dプリント教科書ガイド、国内メーカーは強力な攻撃で市場に復帰できるか？

出典: TCTアジアパースペクティブ

これまで、シリコン 3D プリントは、ポリマーや金属のように熱で溶かして層ごとに堆積させることができませんでしたが、現在では、特に医療および医療用生体材料の分野で、この問題の解決策があります。シリコン 3D プリントは、患者の既存の治療結果を改善するのに役立ちます。

Precision Business Insightの調査によると、シリコン3Dプリント市場は2028年までに年平均成長率19.9%で成長すると予想されています。この記事では、TCT 編集者がシリコーンと積層造形におけるその応用についても詳しく紹介します。

1. シリコンを使用する場合 ポリシロキサンは、一般にシリカゲルとして知られ、シロキサン（ケイ素原子と酸素原子からなる分子）の重合によって形成される無機ポリマーです。ポリシロキサンの場合、シロキサンの縮合反応によって重合が起こります。この変換は触媒（酸または塩基）の存在下で起こり、シロキサン官能基間の結合の形成を促進します。ポリマー鎖は、酸素原子とシリコン原子の間に形成された結合により、顕著な流動性を示します。このタイプのポリマーの主な特徴は、耐薬品性と物理的および機械的特性です。ポリシロキサンとシリコーンは同じ物質を指しますが、前者は専門用語であり、後者は商業や日常生活の場面でより一般的に使用されています。

シリコーンは、その高分子構造、サイズ、構成鎖の分布に応じて、さまざまな状態で存在します。シリコーンは、シリコーンオイルやシリコーンゴム（添加剤、潤滑剤、油圧液として使用）、シリコーンゲル（人工乳房や自転車のシートに使用）、エラストマーなどの形で存在します。後者は現在最も一般的に使用されているシリコンです。

シリコンを使った3Dプリントシステムを開発した最初の企業は、ドイツの化学大手ワッカーケミーAGの子会社であるACEOです。同社は2016年に、インクジェット印刷に似たプロセス（シリコンの液滴を層状に塗布し、紫外線光源で硬化させる。最終部品が完成するまでこのプロセスを層ごとに繰り返す）を導入し、射出成形に匹敵する等方性（つまり、全方向で均一）の機械的特性を持つ部品を生産しています。 ACEOは2021年末に閉鎖されましたが、同社が創業当初に採用したシリコン3Dプリント技術は、今でも工業製品、化学、医療、歯科など多くの分野で好まれています。

△加圧シリンジによるシリコン3Dプリント前述したように、シリコンと互換性のある3Dプリント技術の1つは光重合です。ただし、このような材料に使用できる他の付加製造技術も存在します。シリコーンは、押し出し技術に関しては特定のハードウェア特性を必要とします。まず、材料をプランジャー付きの取り付け可能な注射器に詰める必要があります。圧力ヘッドには通常、高い分配および計量精度を確保するために容積式計量ポンプが装備されています。これらのポンプは、圧力インジェクターを介して原材料を供給し、印刷する材料の量を計量して供給します。材料はポンプの出口に接続された精密ノズルを通して噴霧されます。

したがって、説明した付加製造プロセスは、押し出し技術 (FFF/FDM) に似ています。ただし、ノズルから噴射される材料は固定されているわけではなく、一定の粘度を持つ調合された印刷液であり、それ自体を重ね合わせることができます。印刷プロセス中および印刷プロセス後に架橋反応が発生し (ポリマーが鎖状に結合して一種のネットワークを形成)、すでに形成された材料が硬化します。架橋後、部品は最終的な物理的および化学的特性を獲得します。

シリコン 3D プリントの利点と限界<br /> シリコン 3D プリントの主な利点の 1 つは、柔軟性と耐久性に優れた 3D モデルを製造できることです。つまり、他の材料よりも高い負荷と圧力に耐えることができ、柔軟性によりスペースを節約しながら機械的特性に影響を与えることはありません。シリコンは極端な温度や放射線の変動にも耐性があり、ガラスや類似の材料よりも部品がそのような影響を受けにくくなります。シリコンは透明性が高いため、目視検査が必要なモデルに非常に適しており、導電性、絶縁性、生体適合性を備えているため、さまざまな 3D 印刷アプリケーションに適しています。

シリコン 3D プリントの欠点の 1 つは、ハードウェアと材料の入手しやすさです。シリコン 3D プリントの技術的ソリューションを開発する企業はますます増えていますが、そのようなマシンを提供するメーカーはまだごくわずかです。コストが高く、材料の選択肢が限られているため、この装置は複数の部品を同時に生産できますが、大量生産の要件を満たすことはできません。多くのデバイスは単一のプリントヘッドを使用するため、複雑なモデルに必要なサポート構造がなく、単純で平坦なモデルの作成に限定されます。

しかし、近年状況は変わり、サポート構造も生成できるデュアルヘッド IDEX ソリューションがさらに増えました。しかし、部品の後処理もこの技術の限界の 1 つです。シリコーン樹脂は一般に硬化に長いプロセスを必要とするため、全体的な製造時間が長くなります。

アプリとメーカー<br /> シリコン 3D 印刷技術は、小規模から中規模のバッチ生産や試作に最適で、従来では想像もできなかったユニークな形状を作成するのにも最適です。この技術から最も恩恵を受けている分野の一つは医療業界で、シリコン 3D プリントは各患者に合わせてカスタマイズされたインプラント、人工器官、医療モデルの製造に使用されています。シリコンは人間の組織に似た感触なので、外科手術に最適な素材です。生物医学研究でも、この 3D プリントされたシリコンを活用し、研究や実験用の細胞成長構造を作成するための組織工学の足場として使用しています。

市場で最もよく知られている企業の一つは、高度な製造業向けのシリコーンの開発に特化した Elkem Silicones 社です。 Elkem Silicones の AMSIL™ SILBIONE™ シリーズは、3D プリントと組み合わせることで、医療従事者が個別化された治療を提供するのに役立ちます。解剖モデル、手術計画、カスタマイズされた義肢、ウェアラブルデバイスなどに適用でき、将来的には患者固有の医療ケアのますます重要な部分となり、患者の生活の価値を大幅に向上させます。

Formlabsは、2023 TCTアジアショーで世界で初めて2つの新素材を発表しました。そのうち、新発売のシリコーン樹脂Silicone 40Aは、100％純粋なシリコーン光硬化印刷材料です。これは、特許出願中の Pure Silicone Technology™ を採用した市場初の純粋シリコン 3D プリント材料であり、鋳造シリコンの優れた材料特性と 3D プリントの利点を兼ね備えています。

シリコン 40A 樹脂部品は、ショア A 硬度 40A、破断伸び 230%、引裂強度 12kN/m を特徴としており、極めて高い柔軟性と耐久性が求められる用途に最適で、繰り返し伸ばしたり、曲げたり、圧縮したりしても優れた性能を維持します。シリコン 40A 樹脂部品は、34% の反発弾性、優れた耐薬品性、耐高温性 (-25°C ～ 125°C) も備えており、従来の製造方法では実現が難しい 0.3mm の最小解像度で微細な特徴や複雑な形状を実現できます。

四川大学高分子研究所が雲商智能製造を通じて購入したシリコン3Dプリンターが正式に設置テストに合格しました。これは中国初のシリコン3Dプリンターであり、教育用途、科学研究などの分野で使用されます。雲商智能製造は、輸送、設置、テスト、トレーニング、全プロセス追跡サービスを含む一連の調整作業を担当しています。四川大学は、中国で初めてシリコン3Dプリンターを所有する大学にもなりました。

シリコーンの将来は明るいです。現在、シリコーンは制振・振動低減材、遮音・断熱材、精密包装材として利用されており、航空宇宙、自動車、先端兵器、電子産業などで活用されています。食品グレードのシリコン製品、医療グレードのシリコン製品、建築用シーラント、コンタクトレンズ、衣類、消費財などが次々と登場しており、3Dプリントの重要な応用ポイントにもなります。

シリコン3Dプリント教科書ガイド、国内メーカーは強力な攻撃で市場に復帰できるか？

ポートランドデザインミュージアムが精巧な3Dプリントジュエリーを展示

南極熊は、白書「2017年の中国の3Dプリントの情勢」の売上が急増したため、タオバオから罰せられた。

2025年に向けて、3Dプリントは歯科医療をどのように変えるのでしょうか?

Forrust 3Dは高速3Dプリント技術を使用して木材廃棄物に新たな命を吹き込む

腕の骨折：3Dプリントの装具がホッケースターのヨーロッパタイトル獲得に貢献

空から降ってくる無料3Dプリンター、3DTALK T-real MINI-S無料体験申込

KEXCELLED 高性能ワイヤー——炭素繊維/ガラス繊維強化複合PEEK素材

研究者は3Dプリントを使って太陽光と空気を液体燃料に変換する

Liqcreateがプロ仕様の高強度耐薬品性樹脂を発売

CIA、電子機器3Dプリントインクのスタートアップ企業Electroninksに投資

推薦する

エッセント・バイオロジクスは3Dプリントを利用して人間の生物学研究と動物を使わない薬物試験を推進している。

ドバイで2番目の3Dプリント建物が完成。高さ9.5メートル、面積640平方メートル。

整形外科の展望: 3D プリント PEEK 材料が脊椎市場に参入

Formlabsは5年を経て、ついに第4世代の光硬化型3DプリンターForm 4をリリースしました。新しいマシンの速度は最大5倍に向上します。

ロケットラボ、ニュージーランドの民間基地からわずか500万ドルで3Dプリントロケットを打ち上げる

TOANGELは3Dプリント技術を使用してユニークなデザイナーアクセサリーを製造しています

400台の3Dプリンターが参加する国内最大級の3Dプリントコンテストとはどのようなものなのでしょうか？

正確な測定への第一歩：適切な幾何寸法測定器を選択するには？

いくつかの3Dプリント企業が第2回職業技能競技会の入札に勝利し、機器とソフトウェアのサプライヤーになったと発表した。

湖州の78歳の交通作業員が3Dプリントの船の模型を使う

EOSとAMCMが英国に新たな付加製造銅センター・オブ・エクセレンスを開設

第1回国際心臓血管3Dプリントと陝西付加製造産業チェーン医療応用サミットフォーラムが成功裏に開催されました

Yizhi Technology: バインダージェット金属 3D プリント部品の性能と精度を向上させる主要技術

オランダの2大研究機関であるTNOとTUeが協力して3Dプリント研究センターを建設する。

電子書籍をダウンロード: 流体力学における 3D プリント (熱交換器、推進システム、マニホールド、マイクロ流体デバイス)