企画立案から量産化まで10年を要したAMSKY 3Dインクジェットプリントヘッドとその応用について詳細に解説

2022年9月19日、第20回中国国際鋳造博覧会が上海で開催されました。上場企業AMSKYは今回の展示会に参加し、自社ブースで生放送を通じて「AMSKYの3Dインクジェットプリントヘッドと砂型印刷ケース」を紹介しました。生放送はAMSKYノズルの専門家王磊とAMSKY靖江3D印刷センター副総経理張長飛が司会を務めました。この記事では、南極熊が生放送の主な内容を振り返ります。

王磊氏はまず、最初の疑問を提起しました。圧電インクジェットプリントヘッドのローカライズがなぜそれほど難しいのか？

圧電インクジェット印刷技術には、複数の分野が関係すること、精密な微細加工、多くの生産レベルのテスト機器を独自に開発する必要があること、海外のノズル技術の独占など、多くの困難が伴います。多くの困難にもかかわらず、AMSKY はプロジェクトの承認から量産まで 10 年を要しました。

AMSKYは2012年に圧電インクジェットプリントヘッドの開発プロジェクトを開始し、2014年から関連特許を申請しています。中核特許には「インクジェットプリンターノズルのインクチャンバー構造」、「インク供給圧力の自動バランス調整装置」、「ノズルオリフィスの双方向クリーニング機構」、「取り外し可能なオリフィスプレートを備えたノズル」などがあります。

AMSKYは、圧電インクジェットプリントヘッドの独立した知的財産権を持つ国内初のブランドです。圧電インクジェットプリントヘッドのインク容量範囲は3PLから80PLまでで、さまざまな分野のインクジェット精度の要件を満たすことができます。同社は主に、3Dインクジェット印刷、エレクトロニクス、テキスタイル印刷、セラミック建材、広告、メディアなどの産業用インクジェット印刷技術の応用分野に関連するデジタル先進インクジェット印刷のコアコンポーネントを提供しています。

王磊氏が提起した2番目の質問は、なぜ特に3Dインクジェットプリントヘッドを開発する必要があるのかということです。

3D プリントにはさまざまな液体材料が関係するため、粘度が極めて高いもの、化学的性質が極めて強いもの、分散性が特に悪いもの、密度が比較的高いものなど、さまざまな液体材料が関係します。 1 つのノズルを使用してもすべての材料のニーズを満たすことはできないため、さまざまな材料に応じてさまざまなタイプのノズルをカスタマイズする必要があります。

現在、AMSKY は主に 3 種類の 3D プリントノズルを発売しています。

●フラン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂の噴霧に適した3D樹脂専用ノズル。
●3D硬化剤専用ノズル、有機酸、無機酸、エステル、アミン等の硬化剤の注入に適しています。
●水性溶液の噴霧に適した3Dセラミック特殊ノズル。

エポキシ樹脂を例にとると、粘度は200〜2000mPa.sであり、流体抵抗が増加します。 AMSKY 3D樹脂専用ノズルは、流路断面積を拡大し、熱循環システム（ノズルが80～100℃で安定して動作するようにする）と高電圧駆動システムを搭載することで、安定した印刷を実現します。

有機酸インクは比較的活性な化学的性質を持ち、金属材料に対して腐食性があり、ポリマー材料に対しては膨潤性があります。この材料を印刷するために、AMSKY硬化剤専用ノズルは、流路材料（単結晶シリコン、ケイ酸塩）を置き換え、バインダー（強酸に耐性）を置き換え、液体が流れる界面に半導体グレードのコーティング（強アルカリ、強酸に耐性）を追加しました。
水性インクの場合、主な溶媒は水であるため、泡が発生しやすくなります。溶質密度が比較的大きく、固形分含有量が比較的高く、沈殿しやすい。 AMSKYセラミック特殊ノズルは、脱気ユニットの追加、還流流路の断面積の拡大、正圧インク供給システムへの変更により、水性インクのインクジェット印刷を実現します。

現在、AMSKY のインクジェットプリントヘッドには、512 穴と 1024 穴の 2 種類があり、解像度はそれぞれ 200dpi と 400dpi です。

インクジェットシステムが正常に動作するためには、圧電インクジェットプリントヘッドに加えて、印刷ソフトウェア、インク供給メンテナンスシステム、駆動システムなども必要です。王磊氏は、AMSKYのプリントヘッドの寿命は1000億回を超えると語った。

張長飛はライブ放送でASKAの3Dプリント応用事例を紹介した。2018年にASKAは初の砂型プリンターS800を発売した。2019年にはS2000製品が正式に市場に投入された。2021年にはT2000フルソリューションが正式に商用化された。2022年には新世代モデルが発売され、商用化される予定だ。

張長飛氏は、現在、3mmの薄肉製品から1トンを超える鋳鉄製品まで、あらゆるものを3Dプリント砂型で鋳造できると述べた。

鋳造マグネシウムアルミニウム合金製品の場合、最大アルミ鋳造重量は500kg、複合オイルパイプはφ3～φ5mmになります。

鋳造銅製品においては、ASKAは真鍮や青銅の事例を多数手掛けております。

鋳鋼製品

高温合金製品は融点が1700℃に達します。

最後に、張長飛氏は砂型鋳造のプロセスフローを実演しました。砂型鋳造は主に、プロセス設計段階、砂型製作段階、製品生産段階の3段階に分かれています。

以上が今回の生放送の主な内容です。ASKAのインクジェットプリントヘッドや砂型プリンターにご興味のある読者の方は、ぜひASKAをフォローしてください。下のQRコードをスキャンしてライブリプレイを視聴することもできます。

△QRコードをスキャンしてライブ放送のリプレイを視聴

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