Xjet は、セラミックと金属部品を無差別に印刷できる NPJ ナノ粒子ジェット 3D 印刷プロセスを開発しました。

はじめに: 3D プリンティングの分野で急速に商業化が進み、セラミックや金属などの特定の分野で大きな成長を遂げています。 MarketsandMarkets™ 分析会社が発表した 2021 年のレポートによると、セラミック 3D プリント市場は 2025 年までに 3 億 8,400 万ドルに達する可能性があります (https://www.marketsandmarkets.co ... rinting-ceramic.asp)。対照的に、金属市場は付加製造において最も急速に成長している市場の 1 つと考えられており、2032 年までに 180 億ドルを超えると予想されています。

セラミック/金属材料を使用した 3D プリントにより、優れた機械的特性を持つ複雑な部品を作成できます。 NanoParticle Jetting™ テクノロジーは、積層造形リーダーである XJet の代表的なプロセスであり、セラミックと金属の両方に対応し、高品質で形状が複雑な部品を大規模に製造するための自動化された安全で環境に優しい方法を提供します。この技術、その利点、そして XJet の独自のアプローチについて詳しく知るために、3DN は同社の最高マーケティング責任者である Guy Zimmerman 氏に話を聞いた。
3DN: あなた自身と Xjet について紹介していただけますか?
私の名前はガイ・ジマーマンです。私は最近、Xjet が成長に向けて準備を進める中、CMO として入社しました。私は幅広い経験を持っていますが、最も関連性が高いのはグローバルビジネスの経験です。一方、Xjet は、積層造形、金属、セラミックの最も困難な分野に取り組む 3D プリンターメーカーです。高品質ですぐに使用できる金属およびセラミック部品を試作ではなく製造に投入します。これが、当社独自の特許取得済み NanoParticle Jetting™ (NPJ) テクノロジーの目標です。
一方、Xjet は、積層造形、金属、セラミックの最も困難な分野に取り組む 3D プリンターメーカーです。当社の目標は、特許取得済みの NanoParticle Jetting™ (NPJ) テクノロジーを使用して、プロトタイプではなく、高品質ですぐに使用できる金属およびセラミック部品を製造できるようにすることです。
ガイ・ジマーマン
3DN: NPJ はどのように機能しますか?この技術の利点は何ですか?
△ NPJ技術の動作原理
NPJ テクノロジーは、粉末、労働力、後処理を必要とせずに、高品質の金属およびセラミック部品をクリーンかつ自動的に製造します。この画期的な進歩は、最も強固な材料を使用して高解像度の部品を大規模に印刷する、ナノ粒子直接材料噴射に基づく XJet 独自の付加製造プロセスによって可能になりました。このプロセスでは、サポート材料と主材料の両方が粉末ではなくインクであり、これは付加製造に対する革新的なアプローチです。
印刷プロセスを詳しく見てみましょう。主に、印刷、洗浄、焼結の 3 つのステップで構成されます。基本的な原則は、ナノ粒子をベースにした入手可能な材料を使用することです。これにより、非常に硬いが溶解可能な材料とサポートの両方を同時に印刷できるようになります。構築が完了すると、サポートは自動化されたプロセスによって水中に洗い流されます。最終的な焼結段階は標準的な工業炉で行われますが、粉末床溶融結合などのソリューションよりも大幅に低い温度で行われます。これにより、最大限の複雑さ、精度、および平坦な表面が可能になります。また、設計関連の制約も取り除かれます。この技術と薄いナノ粒子層および可溶性支持体の使用により、内部コンポーネントを含む複雑で精密な形状の作成が可能になります。 △Xjet は、さまざまな優れたソリューションを作成することができ、プロセスから直接高品質で高精度の部品を生み出します。印刷された部品には追加の加工や機械加工は必要ありません。 XJet のスローガンの通り、必要なのは印刷、洗浄、焼結だけです。
ナノ粒子によってもたらされるもう一つの利点は、非常に薄い層を印刷できる能力に関連しています。密度レベルは他の添加剤技術よりも大幅に高く、最高レベルの材料純度、密度、表面の滑らかさを実現します。これにより、コンポーネントのパフォーマンスが大幅に向上し、焼結の影響が軽減されます。
ご存知のように、焼結プロセスではペレットが実際の材料に変わりますが、通常は大幅な収縮が生じます。 XJet の技術により、プロセスは 200 度以下の温度で完了し、時間が節約され、密度が増加し、等方性収縮と全体的な収縮が低減されます。収縮は x、y、z 軸に沿って一定に保たれ、最終部品は変形しません。この独自の画期的な技術は、大量生産システムにパッケージ化されています。これは、品質の低い部品を生み出す、手作業による、安全でない、汚染の発生するプロセスではなく、デジタル化された自動化されたプロセスです。
3DN: Xjet のソリューションの用途は何ですか?
当社は市場をリードするお客様と協力し、産業、医療、消費者の 3 つの業界セクター全体にわたる特定の業種とアプリケーションをターゲットにしています。
耐熱性、耐腐食性、電気絶縁性に優れたアルミナやジルコニアなどのセラミックに関しては、当社がこの市場にもたらす設計の自由度により、産業用途（半導体製造装置の部品、熱交換器や電源コネクタ、吸収アンテナ、電気基板部品など）に新たな機会が生まれます。
△XjetがFormnext 2022に参加しました
歯科インプラントとクラウンは、私たちが参入しているもう一つの明らかな分野であり、現在成長している医療市場のひとつです。消費者側では、高級イヤホン（印刷された部品が非常に小さく、非導電性で、最高の音響品質を提供するようにカスタマイズされているため、興味深いアプリケーションです）や高級腕時計など、価値の高いウェアラブル製品に重点を置いています。
当社では、高性能な Carmel 1400 システムでセラミック部品もいくつか製造しており、基本的には自社の機械で自社の部品を印刷しています。金属材料の NPJ 製造は、実際には市場では比較的新しい技術です。外科用機器、油圧システム部品などの小ロットおよび多品種部品の従来の MIM (金属射出成形) に代わることができます。
当社は、従来の複数のテクノロジーを置き換え、多数の部品を必要とするさまざまな独自のアプリケーションをサポートしています。これらには、MIM（金属射出成形）、CNC、インベストメント鋳造が含まれます。これらは、部品の生産数が 20,000 個を下回ると困難になる小型部品のコア成形技術であり、当社の技術はより経済的な選択肢となります。
3DN: Xjet が金属ソリューションの導入を決めた理由は何ですか?
当社は、市場リーダーおよびセラミック技術リーダーと連携してセラミック技術を確立した後、ついに 2 つの主要なステンレス鋼材料を使用して、製品ポートフォリオの金属部分の開発を完了しました。金属市場ははるかに大規模で多様化しています。金属ソリューションの開発はより困難ですが、当社はセラミックよりも優れた前例のないパフォーマンスレベルを達成しました。長い評価プロセスを経て、2022年初頭に市場に投入しました。
この技術は現在利用可能で、Formnext 2022 でデモを行い、この技術の主要なベータユーザーから推奨を受けました。来場者は、この金属ソリューションがさまざまな粉末ベースの技術とどのように競合し、さまざまな分野で使用できる自動化されたクリーンな金属プロセスとして明確な利点を提供するのかを学びました。
△金属材料を印刷するためのXjet装置金属NPJテクノロジーにはいくつかの利点があります。まず、金属に使用できる可溶性サポート材を開発することができ、これは多くのユーザーにとって大きな利点となります。もう 1 つは、追加の処理を施さずに機械から直接取り出される部品の表面レベルが高いことです。 3 つ目の利点は、非常に複雑な部品を精密に製造できることです。これは、多くの用途にとって大きな利点となります。
これを説明するために、高級腕時計のリストバンド全体をステンレス鋼で印刷することができます。少し磨きをかける必要があるかもしれませんが、それだけです。非常に正確に印刷できるため、部品内部にリストバンドベアリングを印刷することができ、組み立ては不要です。 NJP は、粉末ではなくジェット噴射の独自の機能により、極めて精密で高性能な金属部品を印刷することを可能にします。当社は、消費者向けのさまざまな分野で高性能で精密な部品を作成したいユーザーに重点を置いています。
3DN: あなたが誇りに思っているもう一つの点は、プロセスの持続可能性です。どれくらい環境に優しいのでしょうか?
まず第一に安全です。材料は安全で、密閉ボトルに詰められており、有毒な粒子や遊離粉末は含まれていません。これは、操作する人にとって安全なプロセスです。これは、多くの付加製造プロセスや従来のプロセスには当てはまりません。さらに、部品に必要な量の材料を正確に使用します。真の付加製造プロセスでは何も無駄になりません。
当社のサポート材は水に溶けるため、安全に排水できます。ミネラルが含まれていますが、非常に安全で、場所によっては飲料水として使用できます。これにより、廃棄物処理の問題が実質的になくなるため、人間にとっても環境にとってもより安全になります。
最後になりましたが、当社の焼結は他の多くのプロセスと比較して、より環境に優しいものでもあります。これは通常、プロセスの中で最もエネルギーを消費する部分ですが、比較的低温で短時間で行うため、多くのエネルギーを節約できます。これらの重要な要素により、NJP は金属およびセラミックの分野で最も環境に優しいプロセスの 1 つとなっています。
結論要約すると、NPJ テクノロジーには 3 つの主な利点があります。インク内のナノ粒子により、安全性と精度が向上し、高密度化が実現します。 2 つ目の利点は、構築プロセスに根ざしており、最も薄い層を印刷することで、比類のないレベルの無限の複雑さと真に機能的なデザインを可能にします。 3 つ目は環境要因です。当社の部品は残留物を残さずに水で洗浄できます。
プロセス自体は、印刷、洗浄、焼結の 3 つのステップのみで構成されます。今後、この技術は、セラミックや金属、工業用、高品質、複雑な部品製造のデジタル変革に不可欠な要素になると考えています。詳細については、XJet の Web サイト (https://www.xjet3d.com/) をご覧ください。

Xjet は、セラミックと金属部品を無差別に印刷できる NPJ ナノ粒子ジェット 3D 印刷プロセスを開発しました。

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