粉末押出印刷技術と応用の徹底的な統合（I） - タングステン合金シールドプロセスへの参入

出典: サブリメーション 3D

Sublimation 3Dは現在、中国における金属およびセラミック間接3D印刷技術の先駆者です。同社の高品質な間接金属3D印刷設備は、金属材料の柔軟な加工に高度な技術手段をもたらし、従来の精密加工に新たな選択肢を提供します。 Sublimation 3Dは、強力な研究開発力と技術力を頼りに、高温合金や高融点金属などの特殊金属および特殊合金部品の柔軟なカスタマイズ設計と製造に取り組んでおり、同時に、高密度、大型、大規模のタングステン部品生産のための優れた3Dプリントソリューションプロバイダーへとアップグレードしています。

技術的背景

△タングステン合金粒子材料 UPGM-96WNIFE （出典：Sublimation 3D）
タングステン合金は、その優れた特性から、シールド部品、カウンターウェイト、ゴルフクラブ、魚の重りなどによく使用されます。高密度、高強度、高硬度、耐摩耗性、耐熱性、耐腐食性、耐酸化性、無毒性、非放射性、および一連の優れた特性、特に非放射性および優れた放射線耐性のため、放射線遮蔽の分野で非常に人気があり、放射線防護容器、コリメータ、遮蔽シールド、遮蔽ファンネル、遮蔽タンク、遮蔽ブランケット、探傷器、注射器保護カバー、多葉格子およびその他の遮蔽製品に広く使用されています。

しかし、タングステンは硬く、融点が非常に高いため、3D プリントの素材として扱うのは困難です。昇華3D印刷に成功したタングステン合金シールド部品は、タングステン材料の加工時に発生しやすい変形、亀裂、挟み込みなどの問題を効果的に解決できます。

タングステン合金シールド

△タングステン合金シールドパーツ（緑）
•プロセス: PEP-粉末押出印刷
•材質: タングステン合金
•工程フロー：材料準備→印刷・研磨→脱脂→乾燥→焼結
•課題解決：中空構造一体成形

タングステン合金シールドは、放射性物質を危害から守るために使用される装置です。タングステン合金シールド部品には多くの種類があり、医療業界、原子力産業、科学研究部門などの分野で使用できます。さまざまな分野の顧客ニーズに応えるため、Sublimation 3Dは「カスタマイズ」と「コスト最適化」という2つの主要な顧客需要動向を把握した後、原材料から始め、「戦争金属の王」であるタングステンを構成材料としてターゲットにし、研究と革新を続け、タングステン材料の間接3Dプリントソリューションを立ち上げました。

PEP 粉末押出印刷技術は、粉末冶金プロセスに基づく新しい 3D 印刷技術です。 Sublimation 3Dが独自に開発したタングステン合金顆粒UPGM-96WNIFEは、粉末押し出しなどの間接金属3D印刷技術に使用されるという点で、市場に流通しているタングステン合金3D印刷粉末とは異なります。操作が簡単で、印刷と脱脂焼結が分離されており、材料の効果的な制御と成形など、ホットメルト押出システムの多くの利点があるため、タングステン合金の応用分野に効率的でコスト効率の高い大量生産ソリューションをもたらしました。

粒状材料を開発する一方で、Sublimation 3D は、タングステン合金の緻密化に影響を与える重要なプロセスパラメータを完全に習得するために、タングステン合金シールド部品の 3D プリントと脱結合焼結のプロセス制御を研究しました。 PEP 技術により、タングステン合金粒子を金型なしで形成し、その後、従来の脱脂および焼結プロセスで後処理して、最終的な密度と強度を得ることができます。

中空構造や多孔質構造を持つ部品や、直接切断できない部品は、従来の方法では製造が困難です。上記のケースでは、PEP 独自のプロセス、印刷と製造の統合を最大限に活用し、時間サイクルを短縮し、タングステン合金シールド部品の性能をさらに最適化することができました。

タングステン合金シールド缶

△タングステン合金シールド缶（緑）
•プロセス: PEP-粉末押出印刷
•材質: タングステン合金
•工程フロー：材料準備→印刷・研磨→脱脂→乾燥→焼結
•問題解決：迅速なプロトタイピング、開発サイクルの短縮

タングステン合金遮蔽缶もタングステン合金遮蔽部品の一種で、医療用放射性医薬品の容器として使用されます。この製品もPEP技術を使用して形成され、グリーンボディはSublimation 3Dが独自に開発した独立したデュアルノズル3Dプリンターで印刷されるため、製造時間とコストを大幅に節約し、処理サイクルを短縮できます。その後の脱脂および焼結処理により、ワークピースの強度と性能が保証され、製品の効率的な処理と生産にメリットがもたらされます。

多くのテストと分析を経て、PEP 法で印刷されたタングステン合金遮蔽タンクは、プロセスパラメータが安定しており、成形性も良好で、放射線源の遮蔽効果の要件を完全に満たしています。同時に、均一性、機械的特性、熱的特性も優れており、輸送中の安全性もテストに合格しています。

PEP技術の応用により、従来のタングステン製造技術では解決が困難であった複雑な構造部品の加工・製造問題を解決できるだけでなく、我が国の航空宇宙、自動車、造船、エネルギー、化学、医療などの製造分野における複雑な構造部品の軽量化設計・製造問題に新たな解決策を提供することができます。

要約すると、粉末押出金属 3D 印刷技術に代表される間接金属 3D 印刷は、高効率と高コスト効率という利点により、業界から高い注目を集めています。 PEP技術は、タングステンなどの耐火特殊金属の3Dプリント分野で優れたコア競争力を持ち、軽量化、強度向上、耐久性、コスト削減など、さまざまなニーズを満たすことができます。 Sublimation 3Dは現在、設備とコア部品、成形材料、プロセス、ソフトウェアにおける金属/セラミック間接3D印刷技術の重要なコア技術を習得しており、その潜在力を活用し続け、信頼性とセキュリティの高いアプリケーションを実現しながら、あらゆる場所で繁栄しながら、高精度技術産業の発展に貢献したいと考えています。

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