バインダージェッティングと熱溶解フィラメント製法 (FFF) による金属 3D プリント: 類似点と相違点

SmarTech の分析レポート「Bound Metal & Metal Binder Jetting AM 2022」(ダウンロードアドレス: https://www.smartechanalysis.com ... manufacturing-2022/) によると、2030 年までに、金属バインダージェッティングと金属溶融ワイヤの製造技術によって 540 億ドル相当の部品が生産されることになります。付加製造 (AM) 市場調査会社は、金属溶融フィラメント製造を業界で最も急速に成長している分野と特定しています。金属バインダージェッティングと結合金属押し出し (FFF とも呼ばれる) は、同じカテゴリに分類されていますが、それぞれに独自の利点、欠点、用途がある 2 つの異なる技術です。

類似点: 金属バインダージェッティング (MBJ) と金属溶融フィラメント製造 (FFF) とは何ですか?
金属バインダージェッティングでは、バインダーを金属粉末の上に堆積させて部品を層ごとに構築しますが、金属 FFF では、金属粉末とポリマーを結合してから溶かし、加熱されたプリントヘッドから押し出します。どちらの場合も、プリンターで生成されたグリーンボディは、バインダーを除去するために脱脂され、その後、炉で焼結されて金属粒子が融合され、高密度の最終物体になります。

違い: 金属バインダージェッティング(MBJ)と金属溶融フィラメント製造 (FFF)の違いは何ですか?
バインダージェッティングと金属押し出しには多くの違いがありますが、その中でも重要なのはコストとアクセス性です。バインダージェッティングマシンの価格は 100 万ドルを超えることもありますが、金属 FFF デスクトップ 3D プリンターは非常に手頃な価格で、運用コストはわずか 150 ドル程度です。

△Ultrafuse®フィラメントでプリントしたパーツ。

さらに、金属押し出しには大きなスペースが不要で、腐食性の粉末も必要ないため、金属 FFF は換気の良いオフィスや教室などの「通常の環境」で実行できます。金属を使用したバインダージェット処理には換気装置とクリーンルームの使用が必要であり、金属は爆発の危険性があります。要約すると、金属バインダージェッティングには粉末除去システムなどの追加のインフラストラクチャが必要ですが、金属 FFF にはこのインフラストラクチャは必要ありません。

脱脂ステーションや炉は一般的に危険であり、ほとんどのユーザーは機器を適切に使用した経験がほとんどありません。このため、BASF の 3D 印刷材料およびソリューションの 3D 印刷ソリューションブランドである Forward AM などの金属 FFF 材料サプライヤーは、専門的な脱脂と焼結を実行するサードパーティサービスを推進しています。フォワード AM は、脱結合および焼結注文管理ポータルを通じて注文できます。

金属FFFの材質タイプは増加傾向にあります。現在、Forward AM は、ステンレス鋼複合材の Ultrafuse® 316L と Ultrafuse® 17-4 PH を提供しています。ツール、治具、固定具、機能プロトタイプ、小ロット生産に最適です。後者のステンレス鋼は、硬度と機械的強度が高く、耐腐食性も優れています。

バインダージェッティングと比較したメタル FFF のその他の利点<br /> アクセスしやすさ以外にも、金属 FFF には金属バインダージェッティングに比べて多くの利点があります。たとえば、バインダージェッティングは大量生産の部品の製造に使用できますが、グリーンブランクの強度が十分でないため、サイズ、壁の厚さ、後処理などの側面が制限されます。 Ultrafuse® Metal FFF の場合、ブランクの壁厚は 1mm 以上であることが推奨されます。

△は、焼結前後の Ultrafuse® サポート層材料の画像を示しています。

金属押し出しの場合、グリーン部品の研磨、研削、フライス加工、穴あけ、輸送が可能で、薄壁構造や張り出し構造も可能です。デュアル押し出しを使用すると、サポートとコンポーネントの間にバリアを形成する特殊なサポート材料、Ultrafuse® サポート層を使用した 3D プリントが可能になり、機械的な衝撃を与えることなくサポートを部品から分離できるようになります。対照的に、バインダージェッティングでは、圧力で崩壊しないようにはるかに厚い壁が必要であり、別途印刷しない限りサポートを形成することはほぼ不可能です。

金属押出市場<br /> 現在、ワイヤー製造業者は数社しかなく、第 1 位は ChemChina、第 2 位は BASF です。このドイツの大手企業は、約 30 年にわたって製造業で使用されている Catamold と呼ばれる金属射出成形 (MIM) 材料を生産しています。

現在、Metal FFF は金属 3D プリントの世界に参入するための最も低コストの方法であり、積層造形の可能性を全面的に探求するための理想的な入り口です。金属押し出しから始めて、徐々により高価な技術に移行するか、金属 FFF の使用を拡大します。金属バインダージェッティングは、特に大手メーカーが 3D プリント部品を大量生産するためのソリューションとして大いに宣伝されてきましたが、金属押し出しにも大量生産を可能にする独自の利点があります。

SmarTech Analysis は、「Bound Metal & Metal Binder Jetting AM 2022」レポートで、金属 FFF ハードウェアの売上が 2030 年までに 10 億ドルを超えると予測しています。これには、社内の金属部品の試作、スパルト部品、小規模なサービスビューローなどのための機械が含まれる場合があります。

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