ポリマー添加剤製造市場は幅広い展望があり、高性能複合材料と難燃性材料が主力となるだろう

この投稿は warrior bear によって 2022-11-15 21:14 に最後に編集されました。

はじめに: 現在、3D プリンティングの分野では、ステレオリソグラフィー、マテリアルジェッティング、選択的レーザー焼結など、さまざまな技術が登場しています。これらの技術は、自動車、航空宇宙、医療、歯科などのさまざまな業界に応用できます。しかし、ほとんどの場合、3D プリントに使用される材料の方が重要です。なぜなら、どんなに高度な技術であっても、適切な材料がなければ機能しないからです。
近年、粉末ポリマーの付加製造はメーカーからますます注目されており、AMポリマーはその代表的なものです。当社は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、さらにはポリブチレンテレフタレートまで事業範囲を広げ、業界で確固たるパートナーおよび生産者となっています。

SmarTech Anaylsis が今年発表した自動車産業におけるポリマーの使用に関する研究では、積層造形材料の可能性と利点が改めて強調されました。特に、今後生産中止となる内燃機関については、大手自動車メーカーがポリマーで生産する部品の点数を、2030年までに150万点から3Dプリント部品約600万点に増やすと予想されている。これは、最終用途部品、固定具、特定のツール、組み立て補助具などの生産支援機器など、自動車産業の対象分野がポリマーを使用してより広範囲に製造されるようになることを意味します。これにより、この分野での材料販売は2022年の8,000万ドルから2030年には6億ドルに増加することになります。しかし、ポリマー粉末の用途は多岐にわたります。たとえば、消防士の泡ノズルの上部にポリプロピレン/ポリブチレンテレフタレートを使用することで、幾何学的に調整された構造によって性能を向上させることができます。防火分野の他の分野では、ポリブチレンテレフタレートは消防車の電子機器ハウジングの製造にも使用されます。
△PA12リサイクル粉末ROLASERIT® PA12-04RGR001は、持続可能な部品生産のためのPA12バージン粉末とほぼ同じ機械的特性とリフレッシュレートを備えています（画像提供：AM Polymers）
AMポリマーの利点<br /> 持続可能な開発に関しては、付加製造には多くの利点があることはよく知られています。しかし、材料の重要性を過小評価することはできません。特にここ数か月、AM Polymers のチームは PA12 のリサイクル性に関して大きな成功を収めました。特別な改造により、新しい粉末を追加することなく、50% のリフレッシュレートで再利用できます。このポリアミド粉末（黒と白で入手可能）を使用すると、最終的に 3D プリントされた部品は優れた品質となり、材料が再利用された形跡はまったくありませんでした。ただし、このアプローチの利点は持続可能性の向上に限定されず、ユーザーはコスト効率の面でも大きなメリットを得ることができます。たとえば、PA12 の 50% リフレッシュレートを TPU の 10% リフレッシュレートと直接比較すると、20L サイズでは PA12 と比較して 43% のコスト効率が示され、72L サイズでは驚異的な 96% のコスト効率が示されます。
UX のもう 1 つの利点は、積層造形設計 (DfAM) に関連しています。ラピッドプロトタイピング、金型、生産補助、さらには量産部品であっても、粉末ベースの積層造形プロセスを使用して製造される設計のみを扱う場合は、コスト上の利点に加えて、3D プリント部品のパフォーマンスも向上することがわかります。多くのユーザーがすぐには判断できないかもしれないのは、粉末ベースのポリマーの利点は後処理にあるということです。脱粉は避けられない処理ステップであり、その後、使用されたポリマー粉末により部品の品質が顕著になります。近年、AM Polymers は AMT および後処理を専門とする LuxYours 社と緊密に連携し、蒸気平滑化後の 3D プリント部品は射出成形部品と見た目が区別がつかないだけでなく、透明性や光沢などの独自の特性も備えていることを発見しました。

△ポリウレタン粉末 ROLASERIT® TPU01NIR は、淡色で着色可能な柔軟な部品を製造できます (画像提供: AMP)
3D プリント粉末ポリマーがビジネス効率をどのように向上できるかについて大まかな概要がわかったので、材料の革新について具体的に検討する価値があります。よく知られている射出成形ポリマー材料に加えて、難燃性材料の重要性も無視できません。そのため、AM Polymers は、直火に対して極めて耐性のある材料を特に研究してきました。特に注目すべきは、今年の Formnext ショーで発売される ROLASERIT® TPU01FR と呼ばれる TPU パウダーが関係していることです。 TPU パウダーの取り扱いに詳しい人なら誰でも、この材料が有害な煙を発生したり、レーザーによって分解されたりする可能性があることを知っています。 ROLASERIT® TPU01FR の場合はそうではありません。これは、特に機械製造能力に重点を置く企業にとって大きな利点となります。 ROLASERIT® TPU01FR パウダーは、標準化された材料の場合のように炎を発生しないため、より安全に使用できます。さらに、この熱可塑性ポリウレタンは、老化の影響がほとんどなく、他の TPU パウダーよりも流動性が高く、AM Polymers ROLASERIT® 製品で加工するのも簡単です。
ポリマー材料は将来どのような利点をもたらすのでしょうか?
AMPolymers は、TPU01FR に加えて、2023 年初頭に他の 3 つの難燃性ポリマーパウダー (PP01FR、PBT01FR、PA11-01FR) を発売する予定です。これらの粉末材料はすべてハロゲンフリーであるだけでなく、UN-ECE R118.03、付録 7 および 8 の火災安全基準にも準拠しています。さらに、来年には火災安全規格UL94に準拠したさらなる試験を実施し、さまざまな分野で活用できるよう他の試験も実施する予定です。これらの材料はすべて、アフターマーケット向けに大量に入手可能です。
△直接比較：標準プラスチック（左）と難燃性TPU01FR（右）
AMPolymers はすでに 2021 年の初めに、炭素繊維強化のバリエーションとして PBT と PA11 を市場に投入しました。この複合ポリマーは、部品により高い温度と機械的強度が求められる従来の射出成形市場で使用できます。特に、3D プリントによる最終用途アプリケーションの製造においては、AM Polymers の PA6、PP、PA12 カーボンファイバーパウダーは最大 7300 MPa の極めて高い剛性を提供し、その結果、これらの材料の変形を大幅に制限します。 AMPolymers の材料の詳細については、Formnext ブース 11.1-E36 の材料メーカーを訪問するか、こちら (https://www.am-polymers.de/) をクリックしてください。

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