金属3Dプリント技術は、自動車や建設などの資源集約型産業の持続可能な開発に向けた変革を促進します。

2023年2月1日、アンタークティックベアは、イタリアの研究機関であるミラノ工科大学が、金属3Dプリントを通じて自動車産業や建設産業の資源効率を向上させることを目指し、大手多国籍グループと共同プロジェクトを立ち上げていることを知りました。
欧州委員会によれば、解体・建設業界は毎年EU全体の廃棄物の30%を生み出している。彼らは、付加製造によってカスタマイズと最適化が強化された新しい時代が到来し、企業が鉄鋼生産プロセスにおけるエネルギーと廃棄物を削減できるようになることを期待しています。ミラノ工科大学の研究では、新しい鉄鋼3Dプリント技術を使用して、この業界と自動車部門の二酸化炭素排出量を削減することを目指しています。
プロジェクトコーディネーターのアルパー・カニルマズ博士は次のように語った。「鉄鋼は建設業界で重要な役割を果たしており、毎年世界中で発生する廃棄物の約3分の1を占めています。現在利用可能な製造技術は最適化が容易ではなく、鋼板の切断と溶接中に大量の材料が無駄になっています。さらに、従来の建設技術では、大量の材料が不要な場所で使用されたり、不要な場所に置かれたりしています。」
△3Dプリントされた鋼材部品の機械的特性試験。画像はIMDEAより。
この研究プロジェクトは廃棄物管理にどのように貢献するのでしょうか?
カニルマズ博士は次のように付け加えた。「付加製造について言えば、他の業界ではすでに非常に興味深い成果が出ています。たとえば、コンクリート付加建設法を使用していくつかの小さな家が建てられています。鉄は主要部品の印刷に役立ち、その後、より大きな構造物に組み込むことができます。」
ConstructAdd は、欧州石炭鉄鋼研究基金の資金提供によるプロジェクトで、欧州 5 か国の企業、技術、研究機関を結集して鉄鋼製造における資源効率の向上を目指しています。 ConstructAdd は、金属 3D プリント技術の導入により製造プロセス全体で廃棄物を削減し、エネルギーも約 30% 節約できることを実証することを目的として設立されました。
カニルマズ博士は次のように語った。「コンストラクトアッドの主な目標は、金属 3D プリント技術を建設業界と自動車業界の主流にすることです。なぜでしょうか? 現在、世界中の政府、そして社会全体が、二酸化炭素排出量の削減と廃棄物問題への対処を目指しているからです。」
さらに彼は、これらの問題、特に建設業界における大きな課題は、従来の技術が過去の問題のために発明されたものであるだけに、従来の技術では簡単に解決できないと説明した。
プロセス全体を通じてカスタム部品とジョイントを 3D プリントすることで、既存の鋼板から部品を製造する際に副産物として発生するスクラップ金属の無駄がなくなります。さらに、建設会社側ではプロセスの最適化と柔軟性の向上が可能になり、輸送に頼るのではなく、特定の部品を現場で印刷できるようになります。鉄鋼 3D プリントは、高い柔軟性、強度対重量比、汎用性、引張強度などの要素により、建設業界において特に重要なため、特に魅力的です。
カニルマズ博士は次のように説明しています。「他の材料と比較して、鋼鉄は耐久性と延性がはるかに優れています。そのため、より高い応力や疲労負荷に耐えられる、より複雑な形状を製造する機会が増えます。将来、3D プリントが建設業界の主流になったとしても、鋼鉄はこれらの利点を維持するでしょう。これが、この分野で積層造形技術を開発する魅力です。」
ConstructAdd プロジェクトのパートナーには、ミラノ工科大学のほか、マドリードの IMDEA 材料研究所、ピサ大学、アーヘン工科大学、Prima Industrie S.pA、BLM グループ、DNV GL、CIMOLAI SPA、VALLOUREC、MIMETE、ArcelorMittalVitry などが含まれます。
△3Dプリントされた鋼板。画像はIMDEAより。
付加製造は廃棄物管理に役立ちますか?
樹脂印刷システムメーカーのOnulisは、デジタル光処理（DLP）で印刷された部品を自動的に後硬化させ、廃棄樹脂をリサイクルできる二重目的の装置であるWRAPCureという印刷装置を発売した。 Onulis の最初の WRAP 製品ラインは、使用済みの UV 樹脂を瞬時に完全に硬化したプラスチックペーストに変換し、CNC 加工して通常の家庭ごみとして安全に処分できる材料を生成します。したがって、この装置は、有害廃棄物処理技術に代わる低コストで環境に優しい代替手段を提供するように設計されています。新しい WRAP Cure は、WRAP の持続可能な廃棄物印刷機能をすべて維持しながら、ユーザーが DLP パーツを後硬化できるようにもします。
さらに、持続可能な3Dプリント素材の開発企業であるFilaretは、エストニア当局と提携し、同国の海岸に捨てられたタバコをプリント可能なフィラメントに再利用している。エストニアの首都タリンの地方自治体の計画の一環として、人々にタバコの吸い殻を捨てるよう促すため、市内のいくつかの海岸沿いに特別なゴミ箱が設置された。「この特別なタバコ箱が、広範囲に広がる海洋ゴミの削減に貢献してくれることを願っています」とタリン市の副市長、ヨセップ・ヴィム氏は語った。「このプロジェクトが特に興味深いのは、海岸からタバコの吸殻を集めるだけでなく、それを堆肥化可能な3Dプリント材料にリサイクルし、プラスチック廃棄物の問題を軽減するという点です。」
△タリンのフィラレットタバコリサイクルボックス。写真提供：タリン市庁舎。

金属3Dプリント技術は、自動車や建設などの資源集約型産業の持続可能な開発に向けた変革を促進します。

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