金属 3D プリント市場を変革する: ColdMetalFusion (CMF)

ColdMetalFusion (CMF) コンソーシアムは、AM Ventures のスタートアップ企業 Headmade Materials が開発したプロセスと 3D プリント原料を使用して、独自の方法で金属バインダージェッティングを実行することを目指しています。 Headmade は、まったく新しい印刷技術を市場に投入するのではなく、既存の選択的レーザー焼結 (SLS) マシンに新しい材料を導入し、それを既存の金属射出成形 (MIM) ワークフローと組み合わせました。 CMF の潜在力は非常に大きく、バインダージェッティング市場を大きく拡大できると言えます。

CMFテクノロジー
Headmade Materials の ColdMetalFusion 3D 印刷技術は、既存のポリマーレーザー焼結 (SLS) 3D 印刷プロセスと粉末冶金を組み合わせて、1,000 ～ 100,000 個の部品のバッチ生産を可能にします。これにより、より大規模な 3D プリント生産が可能になり、顧客のプロセス統合が大幅に簡素化されます。 Plansee、Element22、MIMplus などの粉末冶金会社はすでに Headmade Materials のプロセスを広く使用しており、他の業界リーダーも現在実装を進めています。

△写真は「Cold Metal Fusion / Metal SLS Technology」より、CMFプロセスの様子です。

このプロセスの鍵となるのは、従来の SLS 装置を使用してグリーン部品を 3D プリントできるようにする独自の金属粉末バインダー材料技術です。印刷された部品は、SLS と同様に脱粉末され、MIM と同様の技術を使用して脱バインダーおよび焼結されます。 Headmade Materials とその他の焼結ベースのエコシステムとの最大の違いは、使用されるバインダー材料が、標準的なレーザー焼結機で処理できる独自の原料であり、通常の SLS 熱可塑性材料よりも融点が低いことです。これにより、印刷が PA 12 よりもはるかに安定し、粉末を 100% 再利用できるようになります。

CMFアライアンス
CMF アライアンスは各業界のリーダーで構成され、CMF プロセスチェーンのあらゆる側面をカバーしています。これには以下が含まれます:

1. 付加製造：
ファースーン
シントラテック
ヘッドメイド素材

2. 粉末除去と後処理：
●Pres-X（ビームスが一部出資）
バーンスタインBMF
●AMソリューション（Röslerブランド）

3. 焼結：
●Carbolite Gero（Verder Scientificの一部）
●ロミ
●日本瓦斯

4.CMF部品生産：
MIMプラス
要素22
ミバ

CMFアライアンスのメンバーには、大手粉末冶金会社であるMiba、MIMplusやElement22などのMIM企業、そして日本のガス大手である日本瓦斯などが含まれます。焼結装置サプライヤーのラインナップも非常に強力です。例えば、LÖMI は 1991 年から脱脂および溶剤回収システムの開発に取り組んでおり、Carbolite Gero はそれよりも 20 年もの間炉を製造しています。これらの企業は、AM Solutions、Farsoon、Sintratec などの定評ある AM リーダー企業や、医療、自動車、その他の分野の産業エンドユーザーと並んでリストされています。

アライアンスメンバーは共同で、CMF を市場に投入するために設計された 2 つの製品、JobShop と LabSystem をリリースしました。 JobShop は Farsoon HT252P SLS マシンを採用しており、LabSystem は Sintratec の S2 コンパクト SLS システムを中心に構築されています。エンドツーエンドのパッケージとして、LÖMI 社製の脱バインダーステーションと Carbolite Gero 社製の焼結炉が含まれています。

△CMFアライアンスのJobShopおよびLabSystemソフトウェアパッケージ。画像提供：CMF Alliance。

CMF アライアンスのメンバーは力を合わせることで、この市場セグメントで競争できる可能性を秘めています。特に、CMF 技術はバインダージェッティングに比べていくつかの重要な利点があるためです。CMF 技術は安価で、大型の装置にインストールできるため、SLS ユーザーは高速で簡単な金属バインダージェッティングを利用できます。

CMFの利点

△ CMF 3Dプリントで製作したチタン部品

●要約すると、CMF は金属 3D プリントや MIM、さらにはポリマー SLS に比べて多くの利点があり、実証済みの堅牢なマシンでラボ規模から大量生産までスケールアップできる唯一のテクノロジーです。

● 動作温度が低いため、100% の粉末回収率を達成でき、コストと廃棄物を大幅に削減できます。

●熱が印刷環境にあまり影響を与えないため、プロセス全体がより安定します。 Headmade のバインダー素材は、従来 SLS に使用されてきたポリマーである PA12 よりも印刷が簡単です。

結果として得られる「グリーンパーツ」は、ほとんどの金属バインダージェットシステムで生成されるパーツよりも耐久性に優れています。

△ Headmade の M2 工具鋼で作られた切削工具は、切削工具の性能を最大 185% 向上させることができます。

●焼結時の収縮は均一性が高く、予測可能です。収縮率はチタンの場合は約 12%、鋼の場合は 14 ～ 15% で、ほとんどの焼結ベースの積層造形プロセスよりも実際に低くなります。したがって、CAD ファイルを比例して直接変更するだけで十分です。

●不良率が非常に低い。

●溶剤回収方式により溶剤消費量が極めて少ない。

●高精度、平均公差0.2mm

● 低コストで大型機械への拡張も容易です。

●フランス政府から国の産業部門の発展のために資金提供を受けているCETIMカルノー研究所は、CMF部品の機械的特性を調べる研究を実施し、MIMや金属バインダージェッティングで作られた同一部品よりも優れた伸びを示したことを発見しました。

CMFの今後の展開
CMF は SLS テクノロジーを基盤とし、開発可能な既存の標準をユーザーに提供します。 LabSystem と JobShop を提供することで、顧客は小規模なプラットフォームから始めて、その後生産に移行することができます。 CMF テクノロジーにより、ユーザーは数百万個の部品を生産できます。

CMF は破壊的な技術であり、それが AM Ventures が Headmade Materials に投資した理由です。 AMベンチャーズのパートナーであるエイドリアン・マイヤー・リング氏は次のように語った。「ヘッドメイド社の冷間金属融合技術が実現する幅広い用途に期待しています。クリスチャン・フィッシャー氏、クリスチャン・シュタウディゲル氏とそのチームは、過去数年間にわたり強力な技術ポートフォリオを構築し、大きな顧客獲得を達成してきました。私たちは彼らの旅の一部となれることを非常に嬉しく思っています。」

CMF テクノロジーはまだ市場参入の初期段階にあります。2023 年にどんな驚きをもたらすのか、楽しみに待ちましょう。

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