キヤノン、「SLM技術セラミック3Dプリントサービス」開始を発表

南極熊の紹介: 3D プリント業界がますます強力になるにつれ、世界の大手企業がそれぞれの強みを組み合わせて 3D プリント業界に介入してきました。キヤノン株式会社（以下、「キヤノン」）は、長年の研究・開発を経て、このたび3Dプリント関連サービスを開始することを発表しました。

2022年10月19日、南極熊は、セラミック3Dプリントの分野に新たな大手プレーヤーが参入したことを知りました。キヤノンはこのほど、中国市場向けに「SLM技術セラミック3Dプリントサービス」を開始すると発表しました。

キヤノンは、酸化アルミニウムと酸化ケイ素をベースとしたセラミック複合粉末材料（以下、「セラミック粉末」という）を開発し、そのセラミック粉末の成形にSLM選択的レーザー溶融技術（以下、「SLM技術」という）を大胆に採用したと報じられている。キヤノンは、セラミック粉末とSLM技術（以下、「キヤノンセラミック3Dプリント技術」）を組み合わせて、複雑な形状のセラミック部品を短時間で生産します。

△キヤノンのセラミック複合粉末材料
市場におけるセラミック3Dプリント技術の問題点

セラミックスの伝統的な加工方法は、セラミック粉末材料を型に入れて加圧して固め、次に炉に入れて焼成し、最後に表面を研磨して製品にすることです。しかし、型を作るには一定の時間がかかるだけでなく、コストもかかります。そのため、セラミック 3D プリント技術が生まれました。現在、市場には主に 4 種類のセラミック 3D プリント技術があります。

●選択的レーザー溶融技術：セラミック粉末材料をレーザー照射により溶融し成形します。
●バインダージェッティング技術：セラミック粉末材料をバインダーを使用して積層成形します。
●光硬化技術：樹脂とセラミック粉末の混合物に紫外線を照射し、層ごとに材料を形成します。
●押し出し成形技術：加熱溶融したセラミック粉末材料をノズルから押し出し、積層して形状を形成します。

△現在、市場で主流となっているセラミック3Dプリント技術は、まずセラミック粒子を感光性樹脂材料に混ぜて高固形分セラミックスラリーを作り、次に紫外線を使って感光性樹脂を硬化させて成形します。成形後、脱脂および焼結プロセスを経て、最終的なセラミック部品が得られます。

セラミック部品はバインダーとして感光性樹脂が添加されているため、脱脂・焼結工程で一般的に15～20％程度収縮し、焼結工程でクラックが発生しやすくなります。したがって、正確な部品寸法を得るために、設計者は焼成プロセス中の収縮に基づいて設計する必要があり、小さな形状や複雑な構造を製造する際には多くの課題が生じます。

キヤノンのセラミック3Dプリント技術

キヤノンのセラミック3Dプリント技術は、独自に開発したアルミナセラミック粉末とSLM技術を組み合わせることで、上記の課題を効果的に解決し、高精度セラミック3Dプリントの実用化に成功しました。アルミナセラミック粉末の融点は2000℃以上であるため、レーザーで溶かすことは困難です。キヤノンは補助材料を追加して赤外線吸収効率を高め、融点を1700℃程度まで下げることで、SLM技術を使用してセラミックの3Dプリントを実現することに成功しました。

キヤノンのセラミックパウダーには樹脂が含まれておらず、3Dプリントの過程で樹脂バインダーが追加されていないことも特筆に値します。そのため、脱脂を心配する必要がありません。樹脂を含むセラミック材料が一般的に直面する、焼結収縮が激しい、脱脂が難しい、割れやすいなどの問題をある程度解決します。

△キヤノンのセラミック3Dプリントサンプルキヤノンのセラミック粉末とSLM技術を組み合わせて3Dプリントすることで、焼結前後のセラミック部品の収縮率を2％以内に抑えることができ、焼結時間も約50時間に短縮され、±0.8％の製造精度と安定した加工品質を維持できると報告されています。

キヤノンのセラミック3Dプリント技術は、空洞やハニカム、中空流路などの複雑な構造を造形できるだけでなく、従来の造形の限界をある程度突破し、φ0.5mmの細孔、0.4mmの薄壁構造、最大25mmの厚壁構造（形状により壁厚は異なる）を形成できます。

△キヤノンのセラミック3Dプリントサンプル一般的に、キヤノンの3Dセラミックプリント技術には次のような特徴があります。

● 金型が不要なので、時間とコストを節約できます。
● 耐高温性、耐摩耗性、耐腐食性、絶縁性。
● 空洞、ハニカム、中空流路などの複雑な構造に適しています。
● 細孔、薄壁、厚壁形状を実現可能。
●収縮変形が小さく、生産精度±0.8％。
●最大造形サイズ240×240×240mm
● 生産個数が1個のみで、生産サイクルが短い。

南極熊によると、キヤノンは中国市場でセラミック3Dプリントサービスを開始した。ユーザーが提供する図面に基づいてセラミック3Dプリントを行い、完成品をユーザーに提供することができる。セラミック3Dプリントサービスは、航空宇宙、半導体、医療機器、自動車製造、精密機器、科学研究開発などの産業分野への応用が期待されている。

ご興味のある方は、Canon China: Bai Yu 氏 (13911775690) までお問い合わせいただくか、3Dprintservice@canon.com.cn までメールをお送りください。

詳細については、以下を参照してください。

キヤノン中国ウェブサイト:
https://www.canon.com.cn/special/btob/solution/case_detail80.html
キヤノンジャパンウェブサイト:
キヤノン株式会社

理解を容易にするため、この記事で「キヤノン」はキヤノン（中国）有限公司、キヤノン株式会社、キヤノンブランドなどを指す場合があります。
（※本記事で引用したデータはキヤノンジャパンの統計より）

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