先駆者からリーダーへ、Sublimation 3Dはタングステン素材の3Dプリント部品の付加価値を活用し続けています

出典: サブリメーション 3D

はじめに：2019年、Sublimation 3Dは高融点金属タングステン材料の印刷プロセスを習得し、タングステン材料の粉末押出3D印刷を実現し、3410±20°Cのタングステン材料の3D印刷の技術的困難を克服した中国で最も早い企業の1つになりました。

タングステンは高融点の希少金属であり、「耐高温性チャンピオン」の称号を持っています。タングステンおよびタングステン合金は、高密度、高硬度、低熱膨張係数、良好な耐腐食性、熱電子放出能力など、一連の優れた特性を備えているため、タングステンおよびタングステン合金材料の開発と 3D 印刷技術の形成が成功すれば、Sublimation 3D はタングステン材料のより幅広い応用市場を開拓できるようになります。

その中で、天津大学材料科学工学学院、中南大学粉末冶金研究所と共同で完成させた粉末押出印刷技術（PEP）を使用して高性能で高密度のタングステン合金を印刷するプロジェクトは、昇華型3D印刷装置と高融点金属材料の研究開発分野における科学研究機関との協力深化における画期的な成果となった。

高密度タングステン合金は、その成分が多様で性能差が大きいため、最大融点差は2400℃で、各元素の飽和蒸気圧も異なります。選択的レーザー溶融技術（SLM）を使用しても、各合金成分の制御性と精度を保証することはできません。PEP技術は、「低温成形と高温特性評価」の方法を通じてこの問題を効果的に解決します。

△盛華3D、天津大学、中南大学が高密度、無欠陥、高密度タングステン合金（96W-2.7Ni-1.3Fe）の製造に成功

このプロジェクトでは、適切な熱脱脂と2段階焼結プロセスを決定することで、高密度で欠陥のない99.1±0.2%の重タングステン合金（96W-2.7Ni-1.3Fe）の製造に成功しました。熱処理後、性能はさらに向上し、組成を正確に制御できます。焼結中も熱処理中も脆い相は生成されません。

研究成果の成功した達成により、この技術が航空宇宙、国防・軍事産業、医療機器、電子情報、原子力産業などの産業と深く融合する可能性がさらに高まり、昇華型3Dプリンター機器が再び新たな高みに到達したことも示されました。

航空業界<br /> タングステンは、航空機エンジンのインペラ、航空機のカウンターウェイト、チップヒートシンクなどの航空用途でよく使用されます。昇華型 3D タングステン材料印刷技術により、これらの部品の製造と構造の最適化が可能になり、部品の耐用年数が延び、安全事故の発生が減り、輸送効率が向上します。焼結タングステン合金の航空カウンターウェイトは、引張強度が高く、耐クリープ性が良好で、質量/サイズ比が高いため、限られたスペースでも良好な動作を実現できます。

△3Dプリントされたタングステン合金部品（出典：Sublimation 3D）
上：航空機用カウンターウェイト（焼結）
下：航空機エンジンのインペラ（緑）

軍事分野<br /> タングステン製品は無毒で環境に優しく、硬度が高く、耐高温性に優れており、製造された軍事製品の戦闘性能をさらに優れたものにすることができます。軍事用途で使用される主なタングステン製品には、タングステン合金弾と運動エネルギー徹甲弾があります。粉末押出3Dプリント技術と組み合わせることで、昇華3Dは軍事装備の研究開発サイクルを大幅に短縮し、材料の利用率を向上させ、製造コストを削減することができます。

医療分野<br /> 純粋なタングステンは優れたX線吸収材料であり、環境に優しいです。一般的なタングステン合金医療製品には、X線陽極、散乱防止板、放射性容器、注射器遮蔽容器などがあります。昇華 3D で印刷されたこれらのタングステン部品は、後処理によりほぼ完全な密度と優れた機械的特性を実現できるため、X 線管などの真空対応環境に非常に適しています。

エレクトロニクス分野<br /> すべての金属の中で、タングステンは融点が最も高く、蒸気圧が最も低いです。電子機器や電気光源の産業において、タングステンは理想的な材料です。 PEP 法は、非常に複雑な凹面部品やサポート部品を効率的に製造するためにも使用できます。同時に、これらのタングステン部品は自由な構造と 99% を超える相対密度を持ち、工業製造において大量に使用されています。

△3Dプリントされたタングステン合金部品（出典：Sublimation 3D）

PEPの成熟した革新的な3D印刷プロセスに基づいて、工業用グレードのタングステン材料成形に適した昇華3D産業用独立デュアルノズル3DプリンターUPS-250と大型独立デュアルノズル3DプリンターUPS-556は安定した生産を実現しました。現在、3D印刷できるタングステン製品のサイズは500x500x600mm以内です。

しかし、優れた 3D プリント機器を導入するのは、ほんの始まりに過ぎません。実際、Sublimation 3D は、二次材料の開発からソフトウェアとハードウェアの設計、脱脂と焼結の制御管理、さらにはプロセスチェーン全体に至るまで十分な技術と経験を蓄積しており、技術開発の最前線に立っています。

SLM技術と比較すると、PEP成形プロセスシステムは3Dプリンター、脱脂機、焼結炉で構成されていますが、設備はより効率的で、よりコスト効率が高く、より幅広い材料システム、より広い適応性、より優れた製品性能の一貫性を備えており、より効率的かつ高品質でさまざまなユーザーのシナリオとニーズを満たすことができます。

現在、金属 3D プリントの分野では、この技術はステンレス鋼、銅および銅合金、チタンおよびチタン合金、耐熱合金、超硬合金耐火金属などの材料の製造に効果的に使用されています。 Sublimation 3Dは、中国で最も早く金属セラミック間接3D印刷技術の研究に取り組んだチームの1つとして、より幅広い高硬度、高融点材料の開発を研究開発し、薄壁、曲面、曲面パイプ、穴、溝などの特徴を持つ金属/セラミック先進材料をさらに印刷し、部品の高付加価値を高め、さまざまな業界の製造ニーズを満たしてコスト効率、効率、持続可能性を高め、新世代の製造業へのより広い道を切り開きます。

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