お知らせ：連続繊維強化3D印刷技術の発明特許がライセンス供与されます

従来の製造においては、金属材料と比較して、連続繊維強化ポリマー複合材料は、密度が低く比強度が高いため、軽量かつ高強度が求められる自動車、鉄道輸送、航空宇宙などの分野で広く使用されてきました。 3Dプリントインテリジェント製造の分野でも、伝統的な製造材料の開発方向に沿って反復しています。Markforgedが2015年に世界初の商用（デスクトップ）連続繊維強化複合3Dプリントプリンターを販売して以来、連続繊維強化3Dプリント技術は徐々に3Dプリント分野の研究開発のホットスポットと焦点になってきました。南極のクマに関する関連報告も多数ある。

上図のデータは、「連続繊維強化複合材料の 3D 印刷に関する中国の特許の分析」、著者: Song Congyu、Zheng Kai、「China Plastics」第 35 巻第 4 号、2021 年 4 月より引用。
現在、国内外でデスクトップレベルの連続繊維強化複合材3Dプリントに関する研究が盛んに行われており、国内メーカーも対応する商用3Dプリンターを発売し始めている。それに比べて、中国では中・大規模の連続繊維強化複合材3Dプリント設備に関する研究が少なく、商用設備はまだ存在しない。

科学技術部が発表した「第14次5カ年計画」国家重点研究開発計画には、「大型繊維強化熱可塑性複合材付加製造技術と設備」が盛り込まれ、「繊維強化熱可塑性複合材多条押出付加製造設備の開発」に重点が置かれている。

連続繊維強化3D印刷技術（特に中型および大型連続繊維強化3D印刷技術および設備）が少しでも前進できるよう、国内連続繊維強化3D印刷技術発明特許の発明者（特許権者）は、その発明特許の実施について外部に授権することを予定しています。対象となる特許は以下のとおりです。
1. 熱溶解積層方式3Dプリンタおよびその印刷方法、特許番号：ZL 2014 1 0469682.0、出願日：2014年9月15日。
2. 「連続長繊維複合材溶融堆積用3Dプリンター」、特許番号：ZL 2015 2 0025281.6、出願日：2015年1月14日。

30年以上の開発を経て、積層造形（3Dプリント）技術は多くの人々に親しまれるようになりました。3Dプリントは、ラピッドプロトタイピング、パーソナライズされたカスタマイズ、コンポーネントの統合と再構築においてますます多くの用途に使用されています。
現在市場で販売されているさまざまなタイプの3Dプリント装置の中で、最も販売量が多いのは熱溶解積層法（FDM、押し出し3Dプリント）技術です。動作原理が比較的単純で、生産コストが低く、装置の操作が比較的簡単で、生産環境に対する厳しい要件がなく、材料のマッチングが比較的成熟しているため、最も多くのユーザーが利用する3Dプリント技術となっています。

従来のポリマー材料の 3D 印刷技術では、従来の成形処理と比較して、FDM (FFF)、SLS、SLA/DLP のいずれの場合でも、材料は熱可塑性材料または感光性樹脂のいずれかであり、印刷された製品の機械的強度が比較的低く、端末部品として直接使用されないことが多く、そのため、一部の産業応用シナリオでは 3D 印刷技術の使用が制限されています。

ポリマー材料の 3D プリント製品の機械的強度を向上させ、その応用シナリオを拡大するには、3D プリントに繊維強化複合材料を使用することが効果的な方法です。一般的な強化繊維の種類には、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、金属繊維などがあります。繊維は短繊維と連続繊維の形をしています。一例を挙げると、鉄筋コンクリート構造では、ポリマー材料が「コンクリート」であり、連続繊維が長い鉄筋に、短繊維が鉄釘に相当します。「鋼釘」（短繊維）のアスペクト比は比較的小さく、「コンクリート」（高分子材料）に対する補強効果は「長鋼棒」（連続繊維）に比べてはるかに小さいです。連続繊維強化は、短繊維強化に比べて、特に引張強度と衝撃強度の点で、製品の機械的強度を数倍から数十倍向上させることができます。炭素繊維などの連続繊維の含有量が一定の割合に達すると、その強度はアルミニウム合金を超えることができます。

連続繊維強化3Dプリント製品の機械的強度は、従来の連続繊維成形方法（巻き取り、圧縮成形など）で形成された製品に比べてまだ劣っていますが、3Dプリントには独自の利点があります。3Dプリントは金型を必要とせず、迅速に成形できます。さらに重要なのは、3Dプリント製品の設計の自由度が従来の成形方法に比べて大幅に向上し、複雑な構造の製品を迅速に成形できることです。
△ ZL 2014 1 0469682.0 技術概略図 △ ZL 2015 2 0025281.6 技術概略図

ライセンス対象となる連続繊維強化3Dプリント発明特許（以下、本特許という）は、技術的解決策の面で以下の特徴と利点を有する。

1. 「ワンステップ」プロセス方式は、3D 印刷業界の人々にはよく知られています。Markforged のデスクトップ連続繊維強化 3D プリンターには 2 つのプリントヘッドがあり、1 つは非強化材料または短繊維強化材料 (ワイヤ) を印刷するためのもので、もう 1 つは連続繊維強化複合ワイヤを印刷するためのものです。私たちはこれを「ツーステップ」プロセスと呼んでいます。
この特許取得済みの方法では、プリントヘッドを切り替えることなく、同じプリントヘッドと同じ印刷ストロークで、非強化材料（または短繊維強化材料）と連続繊維強化複合材料の両方を印刷できます。私たちはこれを「ワンステップ方式」と呼んでいます。

2. プラスチック粒子の使用この特許取得済みの連続繊維強化 3D 印刷技術では、市場で標準化されたプラスチック粒子を直接使用できます。 FFF プロセスのように、プラスチック粒子をワイヤー状に押し出してから印刷する必要はありません。材料コストが低く、選択肢が広がります。

3. 成熟したスクリュー押出技術に基づくこの特許はスクリュー押出技術を採用しており、現在プラスチック機械（射出成形機、押出機）の分野では、スクリューの設計と製造技術はかなり成熟しています。

4. 連続繊維の能動的な供給この特許取得済みの技術ソリューションでは、連続繊維は「プルタイプ」の受動的な供給方法ではなく、「プッシュタイプ」の能動的な供給方法を採用しており、印刷速度と印刷の信頼性を効果的に向上させることができます。

5. 連続繊維を固定長で能動的に切断できる。本特許の技術的解決法では、連続繊維を固定長で切断することができ、連続繊維強化の経路計画の柔軟性を向上させるのに役立つ。

端末製品の用途では、中型・大型ドローン、空飛ぶ車、航空機の座席ブラケット（現在はアルミ合金製）など、航空宇宙、鉄道輸送、自動車（特に新エネルギー車）の分野で軽量化の需要が大きい。

かつてメディアで大きく報道されたローカルモーターズ社製の3Dプリントカー「ストラティ」は、実際に路上を走り、メディアによる試乗も行われた初の3Dプリントカー製品と言われている。大型3Dプリンターと短繊維強化ABSプラスチック粒子を使用している。短繊維強化のため、その機械的強度には依然として一定の制限があります。想像してみてください。車体フレームの3Dプリントに連続カーボンファイバー強化材を使用すれば、車体の強度が数倍に高まり、コストもわずかに増加するだけです。連続ガラスファイバー強化材3Dプリントを使用すれば、より経済的になります。

△画像出典：インターネットこの特許取得済みの連続繊維強化3Dプリント技術は、中型および大型の連続繊維強化3Dプリント装置への応用に適しています。

この特許に興味があり、ライセンスを取得する予定がある場合は、この特許の発明者（特許所有者）である Yu Jinwen 18675949495 にご連絡ください。

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