Voxeljet: Voxeljetはインクジェット粉末接合印刷、材料開発、量産をサポートします

Voxeljet: Voxeljetはインクジェット粉末接合印刷、材料開発、量産をサポートします
この投稿は Coco Bear によって 2022-12-28 00:53 に最後に編集されました。

概要： 2022年12月20日に開催された「積層造形バインダー噴射技術フォーラム」には、HP、Yizhi、Sandi Technology、Weijie、Desktop Metal、Digital Metalなど多くのメーカーが集まりました。この積層造形バインダー噴射技術フォーラムでは、国内外の有名メーカー数社が、非常に詳細な情報共有と交流を行いました。 Voxel (Suzhou) 3D Printing Co., Ltd. の営業部長である Wang Zeli 氏は、「Voxel がインクジェット粉末接合印刷を支援 - 材料開発と量産」というテーマで自身の見解を共有しました。 BJ技術における材料開発の現状はどうなっていますか?大量生産にはどのような問題がありますか?王澤立氏がこの質問にどう答えるか聞いてみましょう。



王澤立氏は主に、voxeljetの会社紹介、材料開発、バッチアプリケーション、技術概要の4つの側面を紹介しました。

1.会社紹介



Voxeljet はドイツのオックスバーグに本社を置くドイツ企業です。2013 年 10 月に株式を公開しました。同社はインクジェット サンド 3D 印刷技術の発明者であり、400 件を超える発明特許を保有し、インクジェット サンド 3D 印刷技術の世界をリードしています。さらに、独自のPMMA粉末インクジェット接合印刷技術は、プロトタイプの開発や精密鋳造にも使用できます。

voxeljet Chinaはドイツのvoxeljet社の中国本社であり、主にVX2000機器を生産し、世界市場に供給しています。また、ローカライズされたスペアパーツ ライブラリとローカライズされた技術サービス チームも備えています。 Voxel China は、ドイツの Voxel のフルレンジ 3D 印刷システムも販売しており、中国の顧客にローカライズされた砂型、ワックス型、ポリマー粉末印刷サービスを提供しています。

技術的な利点は主に次の 4 つの側面に反映されます。



●材質：砂型材、PMMA粉末、セラミックス、HSSなど、さまざまな材質を多数開発しています。
●サイズ:当社は市場最大の 4m サイズの 3D プリント システムを保有しており、さらに大きな 10m サイズのプリンターを開発中です。
●スピード：業界最速の印刷速度を持ち、各層の印刷時間を4秒まで短縮できます。
●利点: ローカライズされたサービスと速度の向上により、一定の費用対効果が得られます。

voxeljet のビジョンは、高速大型 3D プリンターとオンデマンド部品サービスを通じて、コスト効率の高い大量生産を可能にすることです。

2. 材料開発と応用<br /> 砂型材料とPMMA材料の主な目的は鋳造に使用することであり、印刷されるのは最終製品ではなく開発プロセス用の型であるため、材料開発の部分では、ポリマー粉末を開発するためのHSS高速焼結プロセスとセラミック材料を開発するための3DPプロセスの2つの焦点があります。

HSS高速焼結プロセスによるポリマー粉末の開発

HSS プロセスとは何ですか?
従来のレーザー粉末焼結技術は、単一点レーザーを使用して粉末ポリマー粉末を溶融します。印刷全体の速度は比較的遅く、価格コストも高くなります。そのため、3Dプリントが大規模生産能力を持つことを期待して、HSS高速焼結技術が開発されました。全体的なプロセスフローは次のとおりです。



1. ポリマーパウダーを塗る
2. インクジェットプリントヘッドは、必要な場所に赤外線を効果的に吸収する特殊なインクを塗布します。
3. 焼結が必要な部分に赤外線を照射し、インクが十分なエネルギーを吸収して材料粉末を溶かし、固化させる。
4. オブジェクト全体が印刷されるまで上記の手順を繰り返します。

HSS テクノロジーの利点は何ですか?



●印刷速度が速いため、大量生産に明らかな利点があり、従来の鋳造プロセスに匹敵することもできます。
● レーザー加熱より 10,000 倍遅く粉末を溶解するため、材料へのダメージが軽減され、焼結品質が向上します。
● 幅広い材料選択：一部の材料はレーザー加熱による焼結が困難または不可能ですが、HSS 技術を使用することで実現できます。
●100%リサイクルパウダーを使用しているため、印刷面に荒れがなく、加工時に不活性ガスの多い環境を必要としません。
●圧電型産業用プリントヘッドを採用し、水性、油性、アルコール系の接着剤が使用でき、接着剤や粉体材料の選択肢が広がります。

なぜ材料開発に適しているのでしょうか？
●適切な装備



●適切な技術



●ボクセル専門材料認証チーム



●素材開発アライアンス<br /> VJET は、多くの有名な素材機関、研究機関、学校と良好な関係を築いています。



●材料や設備が量産化の見込みがあるかどうか



セラミック材料の3DPプロセス開発



セラミック開発の分野では、Weijieは主に日本のAGCと提携して、支持構造を必要とせず、幾何学的制約もないという目標を達成できるSiC、SiO2、AL2O3などの材料を開発しています。しかし、多孔度は40％～60％と比較的高く、強度に限界があり、焼結プロセスが必要です。セラミック開発において、voxeljet には 3 つの主要なプロセス ルートがあります。
1.樹脂印刷プロセスに依存し、液体硬化剤を混合し、プリントヘッドが樹脂を噴射します
2. 無機粉末材料を使用し、砂に固体液化剤とケイ酸塩成分を混ぜ、プリントヘッドから水を噴霧し、従来の水ガラスルートで硬化させます。
3. フェノール樹脂技術を使用して、プリントヘッドにフェノール樹脂をスプレーし、加熱してプリントヘッドを硬化させます。

3. バッチアプリケーション



バッチアプリケーション-HSS
● voxeljetのオープンソースシステムにより、印刷の柔軟性が高まり、ユーザーはプロセスパラメータに簡単にアクセスできます。
プリンターは高さがあり、大きく、自動粉末回収システムが組み込まれています。
●複数のシステムを効率的に相互接続でき、高度な自動化と自動粉末除去などの後処理機能を備えています。

HSS バッチ アプリケーションの作成には、次の側面が含まれます。






●バッチ部品：安定した印刷システムが必要であり、最高の生産速度を実現するために 3D プリントが最適化されています。
● 小・中ロット生産：主に工場での急な作業など、柔軟なバッチ生産に使用されます。
●試作・試作：後方サポートフリー構造の印刷や大型部品の試作も可能で、より柔軟に対応できます。

バッチアプリケーション-PMMA
● UAV用2ストロークエンジン


PMMA 技術を使用して製造されたこのエンジンは、従来の鋳造技術と比較して、製造速度と価格の点で大きな利点があります。 PMMA は、複雑で付加価値の高い製品の大量生産にも使用できます。 PMMA の全プロセスは従来の精密鋳造と同じです。唯一の違いは、脱蝋時に完全に除去できず、多くのポリマー材料が焙焼によって除去されることです。精密鋳造でトラブルが発生しやすい部分は精密鋳造であり、 PMMAは脱蝋時に熱膨張せず、殻膜の割れが発生しないことが最大の特徴です。



●航空機エンジンブレード



PMMA 印刷は一定の強度があり、比較的微細な特徴を持つ非常に薄い部品を印刷できます。

吸気マニホールド


コストは100元以上で、スピードとコストを考慮すると、小中ロット生産が可能です。

大量生産に PMMA 印刷を選択する理由は何ですか?
1. Voxeljet は 3DP を使用し、プリント ヘッドには数千個のノズルがあり、SLS や SLA よりもはるかに効率的です。
2. 600dpi の解像度に適しており、最小の詳細機能は 0.4mm、0.5mm のマイクロホールになります。優れた細部機能と高い寸法精度。
3.PMMA 材料は、従来の精密鋳造およびサポートワックスの主成分であり、従来の精密鋳造との互換性が良好です。
4. 成形サイズが大きい
5. PMMAワックスフィルムの構造は緩く、熱膨張係数は負であり、脱ワックス中にシェルは膨張しません。

バッチアプリケーション - 砂型鋳造



3D プリント砂型 + 鋳造を検討する理由は何ですか?
環境保護
●労働：人件費の高騰と熟練労働者の不足
●国家電力配給
● 海外との競争：高級品サプライチェーンの現地化、インドなど他国のサプライヤーとの低価格品の競争
●鋳造構造の最適化：段階的な薄肉化、複雑化、統合化など。

王澤立氏はまた、インクジェット3Dプリントの現在の技術的利点を紹介し、その利点をまとめると、大規模、多重、高速、経済的、柔軟性であり、この技術は鋳造業界で認められ、広く受け入れられていると述べた。しかし同時に、インクジェット 3D プリンティングには、機器の安定性が低い、砂型の品質の一貫性が低い、プリント ヘッドが高価、コストが高いなど、いくつかの技術的な問題点が残っています。 3Dプリント砂型鋳造の応用例をいくつか見てみましょう



●3Dプリント-BMW量産ライン



voxel は、主に BMW 向けの量産ラインを構築するために、いくつかの組織と連携してきました。 BMW の自動化生産ラインには 5 つの VX1300X システムが統合されており、毎年数十万個の部品を印刷できます。 1分間に1個の砂中子を±0.1mmまでの寸法精度で生産可能です。 3D プリント技術の使用により、製品に付加価値がもたらされました。



IV. 結論

● VX200プリンターは特に材料開発に適しています
●インクジェット3Dプリント技術は、徐々に大量生産の現実になりつつある
●ユーザーの製品要件に基づいて適切な 3D プリントおよび自動化技術を選択することが、アプリケーションを成功させる鍵となります。

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