荷重は430kgを超えます！工業用3Dプリンターで高性能ポリイミドポリマーを製造し、高い等方性を実現

この投稿は warrior bear によって 2022-12-13 22:03 に最後に編集されました。

2022年12月13日、アンタークティックベアは、産業グレードの3Dプリント企業であるZymergen、Hexagon、3D4Makers、AON3Dが共同で新しい3DプリントポリマーZ2ポリイミド（ポリイミドとも呼ばれる）の実験検証を実施したことを知りました。オランダ海軍付加製造エキスパートセンター（ECAM）もこの実験に協力しました。
Z2 ポリイミドは、3D プリントしやすい新しい材料配合です。両社による共同テストで、驚くべき発見がありました。高強度で高度に等方性の付加製造ポリマー部品は、その小さな断面（幅 2 cm）にもかかわらず、破損するまでに 432 kg の荷重に耐えたのです。 Hexagon の Digimat AM ソフトウェアは、軍用貨物機のタイロッドブラケットの予測モデリングとシミュレーションを実行するために使用されました。このツールは、エンジニアが全体的なリードタイムを短縮し、最終部品のパフォーマンスをシミュレーションするのに役立ちます。次に、AON3D の M2+ 高温産業用 3D プリンターで 100% 充填 Z2 ポリイミドからテスト部品を 3D プリントし、機械的にテストしました。
△各社はポリマープリントの線形テストを実施します。画像はAON3Dより。
実験結果<br /> AON M2+ マシンで印刷された Z2 ポリイミド部品は、Digimat AM ソフトウェアが予測した場所で正確に破損し、破損は 1 つの層だけでなく、複数の層にまたがっていました。 Z2 ポリイミドの引張弾性率は ULTEM™ 9085 とほぼ同じですが、破断強度と伸びはどちらも高くなっています。これは、Z2 の層間溶接強度と部品異方性が ULTEM™ よりも大幅に高いことを意味します。テスト中に、1 つの部品が複数の層で 2 か所破損しました。これは、層間の溶接が破損したのではなく、全体の構造の応力前面に沿って層が破損したことを意味します。
△AON M2+ 産業用 3D プリンター Z2 ポリイミドは、強度と等方性が向上し、UL94 V0 および FAR 25.853 (FST) の要件を満たす可能性があることから、ULTEM™ の代替品として期待されています (テスト進行中)。

AON3Dは、今回の実験の結果は、材料の進歩とそれを印刷できるオープンマテリアルの産業用3Dプリンターが3D印刷業界の発展を急速に推進している一方で、クローズドシステムは長年遅れをとっているということを示していると述べた。
△Z2 ポリイミド素材のワイヤー軸。画像はAON3Dより。
高性能エンジニアリングポリマー
3DPI による調査では、ポリマー 3D プリントの市場が急速に拡大しており、2021 年にはポリマー粉末の消費量が 43.3% 増加し、フォトポリマー樹脂を上回って最も一般的に使用される 3D プリント材料になったことが報告されています。
HSS テクノロジーは、バインダージェッティングに似た粉末ベースの 3D 印刷プロセスであり、2000 年代初頭にラフバラー大学のニールホプキンソンとエボニックのシルビアモンシャイマーによって開発されました。印刷速度が速く、大型部品を製造できることで知られています。 voxeljet は 2016 年にこの技術の商用化ライセンスを取得した後、独自の HSS マシンを開発し、2017 年に最初の HSS 3D プリンターを発売しました。それ以来、同社は VX200 HSS や VX1000 HSS など、HSS 搭載の 3D プリンターを数機種追加して製品ラインを拡大してきました。同様に、MJF テクノロジーは HSS の別名であり、その動作メカニズムはバインダージェッティングと同じです。
△VX200HSS：ポリマー3Dプリンティングのための究極のR＆Dプラットフォームバインダージェッティング分野の代表的な企業として、HPは自動車などの産業で使用される機能プロトタイプや端末製造用のエンジニアリンググレードのポリマー部品を提供しています。

以前、産業用3DプリンターメーカーのRobozeは、2台の3Dプリンターと2種類の印刷フィラメントの発売を発表しました。旧 Roboze One 製品シリーズに代わる新しい PRO シリーズには、One PRO マシンと Plus PRO マシンが含まれており、どちらも Roboze の商用高温 FFF テクノロジーを採用しています。これらのアップデートは主に、高性能ポリマーと複合材料を活用した機能的なプロトタイピングとツール作成アプリケーションを対象としています。これらのシステムに加えて、同社は Roboze PEKK と Roboze ToolingX CF の発売によりフィラメントポートフォリオを拡大しています。
一方、ベルギーの化学会社ソルベイは、e-XstreamエンジニアリングのDigimat-AM材料シミュレーションプラットフォームに2種類の高性能3Dプリントポリマーを追加すると発表しました。新たに追加された材料には、炭素繊維強化PEEKと高靭性PPSUが含まれます。 Solvay は、これらの材料を Digimat-AM を通じて提供し、これらの材料の可能性を広げ、市場での地位を向上させることを望んでいます。

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