HP、商用バインダージェット金属3DプリンターMetal Jet S100を発売

HP、商用バインダージェット金属3DプリンターMetal Jet S100を発売
南極熊の紹介：HPは、IMTS2022展示会で、Metal Jet S100バインダージェッティング3Dプリントシステムを初めて発表し、金属積層造形（AM）部品の大量生産能力と商用利用可能性を実証することを目指しました。現在、HP Metal Jet S100 では、HP Metal Jet SS 316L と HP Metal Jet SS 17-4PH の 2 種類のステンレス鋼粉末が使用されています (プロセス パラメータは MPIF 35 特性を実現すると言われています)。 HPは、他の材料も評価されており、特定の用途や特性に合わせて開発できる可能性があると述べた。
HPメタルジェット技術開発
アンタークティック・ベアは、バインダージェッティングの大手企業の1つであるHPが、今週（9月12日～19日）シカゴで開催された2022年国際製造技術展（IMTS）で、メタル・ジェットS100金属バインダージェッティング3Dプリンターを正式に発表したことを知りました。 Metal Jet S100 は、積層造形部品の大規模生産向けに設計されており、大量生産機能を備えています。 S100 は、ビルド ユニットを 4 つの異なるワークステーション間で転送できるモジュラー ソリューションを備えているため、ユーザーは大規模な生産を継続できます。 HP は、このテクノロジーを活用して顧客にビジネス上のメリットをもたらし、ビジネス変革の目標達成を支援したいと考えています。
△S100キュー、後ろの壁に補助装置あり。画像提供：HP
 HPの3Dメタル部門のグローバルヘッド兼ゼネラルマネージャーであるラモン・パストール氏は、2018年にメタルジェット技術を発表して以来、HPは大規模な3Dメタル生産のための業界最先端の商用ソリューションの開発に注力してきたと語った。 3D プリントされた金属部品はデジタル変革の重要な推進力であり、新しい Metal Jet S100 は、初期設計から生産まで世界クラスの金属製品を顧客に提供し、デジタル製造の無限の可能性を解き放つのに役立ちます。
メタルジェットS100
S100 の造形容積は 430 x 309 x 200 mm で、バインダー噴射層の厚さの範囲は 35 ～ 140 ミクロンです。デュアル プリント バー プリントヘッド システムには 63,360 個のノズルがあり、1200 dpi の解像度で 4 倍の印刷冗長性を提供し、ノズルの状態を自動検出する機能を備えています。 S100 は最大 1990 cm3/hr の造形速度を実現できます。完全なシステムは、Metal Jet S100 粉末管理ステーション、HP Metal Jet S100 プリンター、HP Metal Jet S100 硬化ステーション、および HP Metal Jet S100 脱粉末ステーションの 4 つの「ステーション」で構成されています。レーザーベースの金属 AM プロセスと比較すると、最大 10 倍の生産性向上が期待されます。このプリンターはHPサーマルインクジェットプリントヘッドを使用しており、印刷速度、部品の品質、再現性が大幅に向上すると言われています。また、使用される接着剤はHPのラテックス化学を利用しており、剥離する必要なくより強力なグリーンパーツを作成し、工業生産グレードの品質を備えたより強力な環境に優しいパーツを作り出します。
△Metal Jet ワークフロー全体は、HP Metal Jet S100 Powder Management Station から始まります。このステーションは、「ユーザー定義の印刷ジョブとカスタム パラメータに基づいて、金属粉末を自動的に混合、ふるい分け、ビルド ユニットにロードします。」実際の印刷はプリンター内で行われ、その後ジョブは硬化ステーションで硬化され、その後手動で粉末除去ステーションに挿入されます。このステーションでは、「ビルドユニットのクリーンアップを実行しながら、ルースパウダーを自動的に除去してリサイクルし、100% 再利用できるようにします。」画像は HP 提供。
HP Metal Jet テクノロジーの機能は次のとおりです。
• 革新的なデザイン: 新しい形状、密度制御、軽量の統合金属コンポーネント設計により、3D プリントの可能性の限界が押し上げられます。
• プロセスを簡素化し、コストを削減: 新しいソリューションは、部品の製造に必要なプロセスを簡素化し、手作業や複雑な要件によって発生するコストを削減し、サプライ チェーン全体の生産効率を向上させます。
• 生産性の向上: バインダー ジェッティングにより層ごとの処理が可能になり、生産性が 10 倍に向上します。等方性特性により後処理やサポート除去が不要になり、金属粉末はレーザーベースの 3D 印刷粉末よりもコスト効率が高くなります。
• 高解像度で部品品質を向上: HP プリントヘッドは、数十年にわたる産業用サーマル インクジェット技術を統合し、形状を定義する際に高解像度と高いシステム安定性を実現し、3D 金属部品の大規模な商業生産を実現します。


仕組みは次のとおりです。印刷前に、Powder Management Station は、ユーザー定義の印刷ジョブとカスタム パラメータに基づいて、金属粉末を自動的に混合、ふるい分けし、ビルド ユニットにロードします。印刷と硬化が完了すると、ビルド ユニットは手動で S100 デパウダー ステーションに挿入され、ビルド ユニットのクリーニングも実行しながら、ルース パウダーを自動的に除去してリサイクルし、100% 再利用できるようにします。印刷された部品に残った微粉末については、粉末除去ステーションに手動で微粉末を除去するための別の真空アタッチメントが装備されています。回収された粉末はすべて空気圧で粉末管理ステーションのポータブル タンクに回収され、保管された後、粉末管理ステーションに再導入されます。注目すべきは、脱粉ステーションではワークフローの統合ステップとして自動的に粉体を除去でき、さまざまなアプリケーションの特定のニーズに合わせてカスタマイズできることです。バインダー ジェッティング (BJT) ワークフローの最終段階の焼結装置は、サードパーティのサプライヤーから入手できます。
△システム全体には、Metal Jet S100 粉末管理ステーション、HP Metal Jet S100 プリンター、HP Metal Jet S100 硬化ステーション、HP Metal Jet S100 粉末除去ステーションの 4 つの「ステーション」が含まれます。
HP Metal Jet S100 で利用できるソフトウェア ソリューションには、システム セットアップ、登録、機器の監視、接続管理を行うクライアント/サーバー アプリケーションである HP Metal Jet Command Center、プロセス開発と製造ワークフロー管理のための機器データと機器オーケストレーションへのアクセスを簡素化するアプリケーション プログラミング インターフェイスである HP Metal Jet API、および統合されたビルド管理、プロセス パラメータ編集、焼結シミュレーション、プロセス監視を提供し、プロセス開発の時間と労力を削減する HP Metal Jet Process Development Suite などがあります。さらに、HP Metal Jet は、アプリケーションの設計および開発プロセスや新素材の最適化と加速を含む、オンボーディング、メンテナンス、プロフェッショナル サービスのフル スイートを提供します。印刷後、HP は焼結操作の要件を満たし、適格な材料ごとにパラメータを推奨したり、それらのパラメータの開発をお手伝いしたりできます。また、焼結以外の追加仕上げについては、HP のエンジニアリング チームが、機械加工、研磨、コーティング、熱間静水圧プレスなどのプロセスを通じて最終的な部品の特性を実現するサービスを提供しています。

HP、IMTSとFormnext+PM South Chinaで3D金属量産技術を展示

Michael Lotfy は、9 月 15 日午前 8 時 15 分 (中部標準時) に開催される IMTS Additive Manufacturing Conference で、HP のグローバル 3D 金属市場開拓リーダーである Ramon Pastor および Meaghan Ferris とともに基調講演を行います。 HP のパートナーと顧客が、大規模生産に 3D プリント金属技術をどのように活用しているかを紹介します。最新の HP Metal Jet S100 ソリューションと生産アプリケーションの紹介は、IMTS の HP ブース #433000 でご覧いただけます。

同時に、HPは、2022 Formnext+PM South China Shenzhen International Additive Manufacturing、Powder Metallurgy and Advanced Ceramics Exhibitionにおいて、アジア太平洋地域におけるHP MetalJetの新世代バインダージェッティング技術の公式発表会を開催します。乞うご期待！
5年間の開発計画を策定中<br /> HP がポリマー付加製造技術である Multi Jet Fusion を導入して以来、付加製造市場は大きく変化しました。熱可塑性付加製造における競合他社は消滅したわけではありませんが、実際のところ、各社の収益は以前と変わらないようです。しかし、生産性が高く価値の高い技術が追求されるにつれて、ポリマー付加製造市場全体は大幅に拡大しています。さらに、MJF などのバインダー ジェッティング技術の独特なスプレー特性により、プラスチックから金属への移行はそれほど難しくないと思われます。
△HPメタルジェッティングテクノロジー HPの金属3Dプリント分野への進出の野望は2017年に早くも具体化し始め、セキュリティアナリストカンファレンスで大容量ジェッティングシステムの計画を発表した。それ以来、HP は金属射出成形粉末を使用できる金属 3D プリンターの設計を開始しました。 Metal Jet テクノロジーは 2018 年にリリースされ、レーザー焼結金属積層造形システムで使用される球状粉末ではなく、金属射出成形 (MIM) 材料で動作するように設計されています。 HPの3Dプリント金属事業のグローバル責任者であるラモン・パストール氏によると、これは「大きな出来事」であり、ユーザーは「部品あたりのコストを20～33パーセント削減」できるようになるという。
△デュアルプリントバープリントヘッド技術の発表と同時に、HPは2つの戦略的パートナーシップを締結し、金属積層造形分野への展開を開始しました。まず、HPはGKN Powder Metallurgyと提携し、フォルクスワーゲンやWiloなどの自動車業界大手向けにシフトノブやミラーブラケットなどの機能金属部品や3Dプリント部品を製造しています。その後、HP は医療業界に目を向け、Parmatech と提携して、OKAY Industries、Primo Medical Group、その他の業界の専門家などの顧客向けに内視鏡手術器具などの複雑な部品を製造しました。その後、この米国の製造業者はオンデマンドの3Dプリントサービス「Metal Jet Production Service」を立ち上げる機会を得て、2020年にサービスビューロー向けに金属積層造形ハードウェアの販売を開始しました。
△HP機で印刷した金属板。
本日の Metal Jet S100 3D プリンターの発表は、世界の金属積層造形 (AM) 市場における HP にとってのもう 1 つの重要なマイルストーンであり、商業用 AM 市場向けのバインダー ジェッティング技術の初採用となります。 HP Metal Jet S100 は、新しい形状、密度制御、金属部品の軽量化や統合設計を可能にし、3D プリントの可能性の限界を押し広げると主張しています。顧客の経済性を向上: 部品の製造に必要なプロセス手順を短縮し、労力や複雑さによるコストを削減することで、サプライ チェーン全体の効率性を向上させます。

△金属部品HPは現在、GKN、Parmatech、Cobra Golf、Legor Group、Volkswagenなどの大手パートナーや顧客と協力関係を築いています。同社はまた、油圧システムとバルブに重点を置く革新的な産業企業であるDomin Digital Motion、先進的なロータリーエンジンを開発するスタートアップ企業であるLumenium、金属AMにおける足場を拡大し続けているSchneider Electricなど、世界中の新たなパートナーや顧客と協力して大規模な金属生産の機会を開発しています。
△シュナイダーエレクトリックの 690V 電源フィルターの新しいコンポーネントは、HP Metal Jet テクノロジーを使用して 3D プリントされました。付加製造を必要とする複雑な形状のフィルタータイプにより、このフィルターは「より限られたスペースでガス、圧力、熱の影響を軽減」し、「生産性の大幅な向上と経済的利益」をもたらすと言われています。画像提供：GKN

また、HPは現在、欧州のエネルギー市場の現状を考慮し、Metal Jetの商業化推進に欧州のエネルギーグループに注力している。 HPは長年エネルギー業界に関心を持っているようだが、その関心は、過去1年間のバークシャー・ハサウェイによるHPと石油・ガス部門への投資によって新たな方向に進んでいるのかもしれない。
金属バインダージェットをめぐる戦いが始まる<br /> 製造業は過去10年間で劇的に変化しました。製造業は現在、第四次産業革命の初期段階にあり、3D プリンティングの急速な発展と、設計のスピードアップやプロセス開発の改善により、真の規模の経済の実現をリードしています。しかし、金属 AM 製造の分野では、話は別かもしれません。レーザービーム粉末床融合技術は金属 3D プリントの大規模生産を実現できましたが、技術、材料、エネルギーなどの制限により、ほとんどのユーザーにとって依然として技術的な障壁が存在します。
△ ExOne 創業者ラリー・ローズ氏と世界初の金属バインダージェット 3D プリンター ProMetal RTS-300
その後、ますます多くのメーカーが金属バインダージェッティングトラックに注目するようになりました。この技術の見通しは以前のものよりも良好であるように思われますが、そのプロセスは極めて困難です。南極熊は2021年4月中旬に次のような見解を表明した。バインダージェッティング金属3Dプリント技術の産業化は長期的な戦いである。その後の一連の業界統合と今年のMetal Jet S100の登場により、トラック全体の雰囲気はさらに緊張しているようです。
△ HP は、シュナイダーエレクトリックおよび GKN と提携して、シュナイダーエレクトリックの NSX 回路ブレーカー用の新しいフィルターを製造しました。フィルターはHPメタルジェット技術（シュナイダーエレクトリック提供）を使用して製造されています。
金属バインダージェッティングは長年にわたって行われてきました。金属バインダージェッティングは、もともと MIT で開発された特許に基づいており、主にドイツで推進されている金属粉末床溶融結合法の代替として、金属付加製造を大量生産に拡大することを目指す米国企業によって主に開発および販売されています。現在、この技術をすでに販売している、または販売を準備している企業がいくつかあります。

△ HP以外にも、世界の金属接着剤分野で優位な市場地位を確立できる主要競合企業が3社ある。 Desktop Metalは、この分野で最も成熟したグループであり、自社開発の金属バインダージェッティング技術と金属バインダージェッティングの発明者であるEli Sachsの貢献を組み合わせ、金属バインダージェッティングの市場リーダーであるExOneの技術も吸収しています（ExOneは2021年8月に買収されました。詳細については、「バインダージェッティング3Dプリント技術の統合：Desktop MetalがExOneを買収」を参照してください）。数年間にわたり、ExOne は市場で商業用金属バインダー ジェッティング システムを提供する唯一の企業でした。これにより、間接的にデスクトップ メタル グループがこの市場で重要な地位を占めることも可能になります。
△デスクトップメタルがエックスワンを買収
2 番目の競合企業である Markforged Group も、グレーター ボストン地域に拠点を置いています。この 2 つの企業は構造が非常に似ており、Markforged は溶融ワイヤ堆積の分野でも Desktop Metal の直接の競合企業です。両社は、この分野の先駆者としてその構築に貢献し、SPAC 上場を通じて多額の資金を調達し、金属バインダー ジェッティング事業の成長を加速するために大規模な買収を実施しました。 Markforged は、スウェーデンの企業 Digital Metal を Hoganas Group から買収しました (詳細については、「Markforged が Digital Metal を 4,000 万ドルで買収し、高品質の金属 3D プリント部品を大量生産」をご覧ください)。 ExOne と同様に、Digital Metal も長年にわたり金属バインダー ジェッティング サービスを提供してきました。違いは、ExOne が大型の金属プロトタイプとツールに重点を置いているのに対し、Digital Metal は大量の小型精密部品に重点を置いていることです。 Digital Metal は数年前から自社の技術をサービスとして提供しているが、システムのマーケティングを開始したのは 2019 年になってからである。これは、Markforged と Desktop Metal がすでに世界市場で同様の商用製品を展開していることを意味します。
△MarkforgedによるDigital Metalの買収は、今後の産業発展の基盤を築くことになるだろう。最初の2社と比較すると、3番目の競合企業であるG​​E Additiveはやや遅れているようだ。同社は、EBM 企業 Arcam とレーザー PBF 企業 Concept Laser の注目を集める買収により 2016 年に金属 AM 市場に参入し、現在 H2 と呼ばれている商業用金属バインダー ジェッティング システムも発売する予定で、ベータ版の顧客に対して特定の自動車生産アプリケーションの実行可能性を実証しています。
もちろん、自社開発のシステムで低コストの部品を積極的に量産しているカリフォルニアに拠点を置く3DEOなど、同様の技術を持つ潜在的な競合企業も存在します。しかし、現時点では世界規模で見ると、MBJハードウェア戦争は主にこの4社間で戦われることになる。
膠着状態を打破するHPの魔法の武器？
競合他社の買収手法とは異なり、HP の戦略は独自のテクノロジーから始まります。ポリマー 3D プリンティングでの成功を再現したいと思われ、同社の戦略は製造業界全体をターゲットにしており、他の金属 3D プリンティング プロセスよりも大きなシェアをめぐって他の製造技術と競争しています。 HP の現グローバル ヘッド兼ゼネラル マネージャー (MJF および Metal Jet の市場開拓イニシアチブの立役者) である Ramon Pastor 氏は、HP は MetalJet を手作業による組み立てからデジタル組み立てへの移行手段として使用し、労働力への依存を減らしながら、現時点で非常に差し迫った問題であるサプライ チェーン関連の課題に対処すると説明しています。さらに、サポートを必要としない 3D 印刷プロセスである金属バインダー ジェッティングにより、エンジニアは複雑な形状やカスタム サブアセンブリに対して積層造形の幾何学的利点を最大限に活用できます。減算プロセスや成形プロセスに比べて環境への影響が少ない。これは、ほとんどの人を肉体労働から移行させ、リソースを効果的に再配分できるため、人件費が高い西洋の市場にとってより重要であると思われます。
GKN との協力により、シュナイダーエレクトリックの 690 V 電源フィルター用の新しいコンポーネントが HP Metal Jet テクノロジーを使用して製造されていますが、このタイプのフィルターは形状が複雑なため、他の産業製造能力では不可能です。写真提供：シュナイダーエレクトリック。
さらに、HP は Metal Jet の実際の 3D 印刷プロセスに大きな自信を持っているようです。デジタル印刷プロセスの世界的リーダーである HP は、従来の金属製造プロセスと比較して、特定の形状で顧客価値を高める独自の立場にあります。他の金属 3D 印刷プロセスと比較して、Metal Jet は構築段階で最大 10 倍の高い生産性レベルを実現できます。さらに、金属バインダージェッティングでは、MIM (金属射出成形) プロセスと同じ粉末を多く使用できるため、新しい材料の認定に必要な時間を短縮できます。 HP が活用したいと考えている 3 番目の利点は、産業用サーマル インクジェット印刷技術の開発における数十年にわたる経験に基づいています。つまり、市場で最も効率的なプリントヘッド (1200 dpi、4 倍のノズル冗長性、高度なエラー検出、高速キャリブレーション、簡単な交換) と最も効果的な接着剤を利用できるということです。 HP のラテックス接着剤は、長いポリマー鎖が密に詰まって液相に分散した粒子になっているのが特徴です。その結果、完成品の残留炭素量が少なくなり、低温硬化が可能になり、精度、仕上げ品質、グリーン強度が向上します。
△ ラテックスバインダーを使用したエンドツーエンドの Metal Jet ワークフローは、印刷そのものを超え、金属 3D 印刷を大量生産に拡大するために重要であるため、最も困難です。 HP は MJF 技術から多くの教訓を学んだようで、S100 Metal Jet システムのほか、粉末管理、硬化、粉末除去用のブランド専用マシンを導入しました。粉末混合およびふるい分けユニットは複数のプリンターをサポートし、効率的な混合と新鮮な材料の制御された追加、およびビルドユニットへの粉末の自動ロードを通じてプロセスの経済性を向上させます。粉末除去ユニットは、清潔で安全な作業環境を作り出すと同時に、プロセスと労働力の効率も向上させます。複数のユニットを追加して生産性を向上させることができます。これには、他の同様の製品に比べて特定の利点があります。
△Multi Jet Fusionは、Powder Bed Fusion 3Dプリント技術をベースに、プラスチックを使用して部品や機能プロトタイプを製造するように設計されています。
HP が現在管理できない唯一のワークフローは、高度な専門知識を必要とする焼結段階です。そのため、HP は焼結に関して Elnik Systems などの専門家と緊密に協力しています。デジタル積層造形が大量生産に達すると、より高度な部品処理および仕分けシステムも必要になる可能性があるが、これはAM Flowなどの企業が発売する機械を通じてさらに検討する必要があるかもしれない。
3Dプリントの商業化における新たな段階<br /> SmarTech の「2022 年境界金属積層造形市場」レポートによると、この業界では 2030 年までに 540 億ドル相当の部品が生産されると予想されています。現在の市場シェアで比較すると、ExOneを買収したDesktop Metalがトップ、Digital Metalを買収したMarkforgedがそれに続く。 GEの技術推進は主に顧客ベースで行われており、今年も積極的に推進される可能性があると予想されている。
△HPの3Dプリンター製造における優位性は、2Dプリンティングから学んだ教訓にあります。
したがって、HP の商業化は早急に追いつく必要があるかもしれない。フォルクスワーゲンのような大口顧客と HP 自身の製造力があれば、ポリマー 3D プリント市場を素早く獲得したのと同じように、まさにそれが実現可能です。また、計画発表から5年を経てHPが今年HP Metal Jet S100を発売したのも、将来の戦いに向けて力を蓄えるために、古い顧客を維持し、新たな投資を引き付ける戦略なのかもしれない。
結論として、3D プリンティング業界に関心のある人にとって、S100 のリリース後の最初の数回の HP の収益報告は注目する価値があります。これは、この分野への投資にとって大きな意義を持つだけでなく、金属 3D プリント企業の将来の計画や来年の業界の調子にとっても大きな意味を持ちます。 3D プリンティングが商業化の新たな段階に入っていることは否定できない。

参考：1. 2022年国際製造技術展（IMTS）
2. HP、新しいMetalJet S100ソリューションで従来の製造業を変革し、より強靭なサプライチェーンを実現
3. HP Metal Jet S100 3D プリント ソリューション
4. ExOne: バインダージェット金属3Dプリント技術の産業化は長期戦
5. HP Metal Jet; HPの新しい金属3Dプリント技術
6. HPのMetal Jet S100 3Dプリンター：金属バインダージェットの戦いが始まる
7. バインダージェッティング3Dプリント技術の統合：デスクトップメタルがエックスワンを買収
8. HP Metal Jet S100の発売が製造業の未来にもたらす意味
9. HP、IMTSで新型Metal Jet S100 3Dプリンターを発表: 技術仕様と価格
10. 2022年の金属積層造形市場
11. HP Metal Jet; HPの新しい金属3Dプリント技術
12. バインダー ジェッティング 3D プリント技術を選択する理由は何ですか?専門家のアドバイスに耳を傾けましょう
13. マークフォージドがデジタルメタルを4000万ドルで買収し、高品質の金属3Dプリント部品を大量生産

バインダー ジェッティング、金属、HP、商用 3D プリンター、大量生産

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