BJバインダージェッティング技術 - 産業製造業のアップグレードを推進する新しい品質生産性

出典: サンディテクノロジー

今日の工業製造分野では、技術革新により、かつてないスピードで産業の高度化が推進されています。中でもバインダージェッティング（BJ）技術は、金型レス製造、高効率、低コスト、大型部品製造などの利点により、従来の生産モデルを変え、大量生産への大きな可能性を示しており、従来の産業に力を与える新しい品質生産性となっています。

近年、材料システムの充実と技術プロセスの継続的な進歩により、BJ 技術は急速に成長しました。 SmarTechの予測によると、2030年までに世界のBJ技術の生産額は540億米ドル（約3,500億人民元）に達すると予想されています。 BJバインダージェッティングは、パウダーベッドプロセスとインクジェット原理に基づく3Dプリント技術です。印刷されたプロトタイプ（グリーンブランク）は、MIM（金属射出成形）技術の脱脂および焼結プロセスを採用し、ブランクのバインダー除去と緻密化を完了して最終部品を得ます。高効率、低コストの 3D 印刷技術である BJ 技術は、3D 印刷の自由度と効率性の利点を兼ね備えているだけでなく、粉末冶金の標準化された材料システムとも互換性があります。そのため、従来の粉末冶金の製造能力の向上、コストの削減、研究開発サイクルの加速、複雑な構造や大型製品の製造の実現に重要な役割を果たすことができます。

△画像提供：コリブリウムアディティブ / GKNアディティブ
国際大手企業はBJ技術の市場潜在力に楽観的であり、次々と市場に参入している。 GEは2016年にBJ技術の導入を開始し、その後、子会社のColibrium Additiveがシリーズ3の金属バインダージェッティングシステムを発売した。自動車メーカーと連携し、軽量で高性能な自動車部品を生産し、車両全体の性能向上に貢献します。 HP は、サーマルインクジェット (TIJ) の専門的な経験に基づいて、2018 年に HP Metal Jet テクノロジーを発表し、4 年後に HP Metal Jet S100 金属印刷ソリューションを発表しました。 GKN Additive 社は、自動車部品や工業部品の連続生産に HP Metal Jet テクノロジーを採用しており、MIM 業界のリーダーである Parmatech 社は、複雑な形状の精密外科用ツールの製造に HP Metal Jet テクノロジーを採用しています。
△ サンディテクノロジー BJ 金属/セラミックプリンター 3DPTEK-J160R、3DPTEK-J400P/800P
主要製造国である中国では、BJ 技術に対する市場の需要がより切迫しています。北京三迪科技有限公司は、国内有数の3Dプリント設備およびラピッドマニュファクチャリングサービスプロバイダーであり、BJ技術設備、材料、プロセスなどの主要技術を独自に習得しており、小粒子粉末敷設、粉末ベッド密度の向上、高次元の精密制御、バインダー材料システムの開発、脱脂および焼結プロセスなどの成熟した技術と経験を持っています。同社が独自に開発した3DPTEK-J160R/J400P/J800Pシリーズのバインダージェット印刷設備とその成形プロセスは、精密供給システム、高密度粉末敷設システム、高精度インクジェット印刷制御システムを統合し、小粒子と低流動性の粉末敷設と成形密度の重要な共通技術を解決し、高解像度と高精度のインクジェット制御の重要な技術を突破しました。 800-1200dpiの高解像度印刷と成形を実現し、成形精度は±0.1mmより優れ、成形効率は最大3600cc/hに達します。関連技術指標は国際先進レベルに達しています。

△BJ金属サンプル Sandi Technologyは、長年のBJ技術研究を通じて、健全な接着材料成形プロセスシステムを徐々に形成してきました。当社は、水系環境対応バインダーと溶剤系高効率バインダーの2大タイプで形成される20以上のプロセス処方に基づいて、バインダーの物理的・化学的性質、バインダーと粉末の相互作用について体系的な研究・分析を行い、対応する成形プロセスと脱脂、焼結などの後処理プロセスを開発しました。ステンレス鋼、工具鋼、チタン合金、銅合金、耐熱合金、超硬合金などの金属材料、炭化ケイ素（SiC）などのセラミック材料、PMX結晶ワックス、無機塩、食品、医薬品、ポリマー複合材料などの非金属材料に適した成形プロセスを実現しました。同時に、高密度脱脂焼結成形プロセスの体系的な研究を通じて、脱脂焼結プロセス中の金属およびセラミック製品の形状と特性の制御を実現し、脱脂焼結後の完成品の品質を正確に制御します。製品の性能は、MIM国際材料規格の機械的特性よりも優れています。

△サンディテクノロジーは、BJセラミックサンプルの独自の技術革新を実現すると同時に、BJ標準製造プロセスの構築を徐々に完了し、全国に分散型印刷サービスセンターを設立して、顧客向けにBJ技術に基づく製品製造プロセスを開発し、市場への応用を促進しています。また、同社は深セン理工大学と共同で積層造形技術共同実験室を設立し、深セン清華大学研究所、上海交通大学、北京科技大学などの研究機関の関連チームと共同でバインダー射出成形などの材料、プロセス、応用に関する基礎技術研究を行い、工業用金型、切削工具、3Cエレクトロニクスなどの製品、複雑で特殊な形状の大型セラミック製品などの産業応用を推進しています。

3Cエレクトロニクス分野では、ますます多様化、複雑化、高度化する製品に対する市場の需要が、製造技術に課題をもたらしています。従来の製造技術には、特にチタン合金などの加工が難しい軽量材料の場合、製造の難しさ、歩留まりの低さ、コストの高さなど、多くの制限があります。サンディテクノロジーは、従来のチタン合金成形と製造の技術的障壁を突破し、BJ技術に基づいてチタン合金などの活性金属の迅速な成形と製造を実現しました。製造プロセスを簡素化し、生産コストを削減しながら、複雑な構造の3C電子製品部品の迅速なニアネット成形を実現しました。

△サンディテクノロジーの独自のBJ技術に基づいて製造された典型的な3C製品部品。最小構造サイズは0.4mm、焼結後の密度は99％以上。
食品・医療分野では、多様化、パーソナライズ化、精密化の食事に対する市場の需要の高まりに応えて、サンディテクノロジーは中国農業科学院農産物加工研究所と協力し、独自に開発したBJ設備をベースに、技術設備の適応性研究と設備統合を進め、食品ハイドロゲルを原料とした飲み込みやすい食品や、食品ベースの粒子を原料とした特殊形状の食品を開発し、その安全性と信頼性について総合的な評価を行い、最終的にパーソナライズされた食品添加物の製造とインテリジェント加工設備の産業実証応用を実現しました。

金型分野では、複雑な表面と微細なテクスチャ構造を持つ金型の製造の難しさに対処するため、サンディテクノロジーのBJテクノロジーは、300mm×200mm×150mmのスケール範囲内で、最小テクスチャ表現スケールが約0.26-0.3mmの複雑度の高い高精度の金型の製造を実現できます。同時に、大型の非定型構造金属部品の焼結緻密化技術でブレークスルーを達成し、形状制御と特性制御の焼結を実現し、焼結性能が実際のアプリケーションのニーズを満たしています。
技術の継続的な進歩と革新により、BJ 技術は将来の工業製造においてより重要な役割を果たすことが期待されています。製造コスト、効率、品質へのプラスの影響により、3C エレクトロニクス、金型、自動車、ハードウェア、ツール、ナイフ、医療機器、スポーツ用品など、数千億規模の業界でこの技術の産業応用がさらに促進されます。

サンディテクノロジーについて<br /> 北京 3D 印刷技術株式会社は、3D 印刷設備およびラピッドマニュファクチャリングサービスのプロバイダーであり、国家の「専門性、洗練性、革新性」を備えた小規模巨大企業であり、工業情報化部の付加製造の典型的なアプリケーションシナリオのサプライヤーです。また、レーザーとバインダージェットの3Dプリント設備、材料技術と応用技術も備えています。業務範囲は、3Dプリント設備、原材料の研究開発と生産、金属完成部品のラピッド製造サービス、3Dプリントプロセス技術サポートサービスなどです。完全な3Dプリントラピッド製造産業チェーンを確立しており、航空宇宙、船舶ポンプとバルブ、自動車、エネルギーと電力、産業機械、鉄道輸送、3Cエレクトロニクス、教育と科学研究、彫刻と文化創造、リハビリテーションと医療などの業界で広く使用されています。

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