スペクトロプラスト：100%シリコンを製造するプリンターを販売

はじめに: シリコーンは、ガスケット、シール、ソフトロボット、人工心臓弁は言うまでもなく、医療用インプラントからベーキングモールドまで、あらゆるところに使用されています。圧力や熱に耐えられる高弾性、生体適合性素材ですが、3Dプリントが困難です。

2022年8月、アンタークティック・ベアは、スイスの新興企業スペクトロプラストが、射出成形シリコンに匹敵する品質と精度でシリコン部品や製品を製造できると主張する3Dプリンターを発売したことを知りました。

△Spectroplast社のSAMシリコン3Dプリンター（出典：Spectroplast）

この開発により、従来のシリコン製法では製造コストが高すぎたり、時間がかかりすぎたり、製造不可能だった、幅広いカスタマイズされた複雑な部品や製品の製造が進歩する可能性があります。同社のCEO兼創設者であるマヌエル・シャフナー氏は、シリコン試作の高額なコストも削減できると述べた。

通常、シリコンのプロトタイプまたは最終使用部品を作成するには、まず部品のモデルを作成し、そのモデルを使用して金型を作成し、次に金型にシリコンを注入して最終部品を形成します。しかし、シリコン 3D プリントでは、最終部品を簡単に印刷できるため、金型の作成にかかる日数や月数、コストがすべて削減されます。

シリコーン付加製造
Spectroplast は、自社の 3D 印刷技術をSilicone Additive Manufacturing (SAM) と呼んでおり、そのプリンターは SAM と呼ばれています。 0.1 mm の精度(または Z 層の高さ) と、ほぼすべての 3D 印刷プロセスに備わっている完全な設計の自由度を提供します。同社によれば、SAMで作られた製品は100％シリコン製で、見た目、感触、性能の点で射出成形部品と区別がつかないという。

△Spectroplast SAM 3Dプリンターは、バット重合に似た独自の技術を採用しています（出典：Spectraplast）

SAM 3D プリンターは新しいものですが、Spectroplast はシリコン部品の 3D プリントにおいて長年の経験を持っています。同社は2018年に3Dプリントサービスとして立ち上げられ、世界中にカスタムシリコンパーツを届けてきたが、その技術はこれまで秘密にされてきた。シャフナー氏によると、スペクトロプラストがシリコーンをサービスとして提供してきた数年間で、ほぼ100万個のシリコーン部品を印刷したという。 Spectroplast はスイスの工場から顧客に出荷しており、最初は小規模なシリーズやプロトタイプから始めましたが、現在では数万個の部品を個々の顧客に提供しています。

では、なぜ同社は今3Dプリンターを販売しているのでしょうか?

「 3Dプリンターがシリコンの契約製造業者としての当社の中核事業の競合になることは望んでいません。そのため、より迅速な納期を必要とする顧客にのみこのシステムを提供しています」とシャフナー氏は述べた。「これは主に、補聴器、聴覚保護具、ヘッドフォンなどの聴覚分野の顧客であり、即日納期など、契約製造の観点から対応できるよりも短いリードタイムに依存している顧客ベースです。」

△Spectroplast 3Dプリントシリコンパーツ（出典：Spectroplast）

3Dプリント業界で初めて販売される100%シリコンプリンター
スペクトロプラスト社は、自社の機械を世界初のシリコン 3D プリンターと呼んでいます。シリコンの定義や、どのタイプの 3D プリンターを指すかによって、これは当てはまるかもしれません。いくつかの 3D プリントメーカーはシリコン素材や混合物を使用したプリントを提供していますが、それらは 100% シリコンではありません。一部のオンデマンドサービスでは、100% シリコンで印刷できると主張していますが、その技術は販売していません。

例えば、米国の3Dプリント大手Carbonは、柔らかく、生体適合性があり、引き裂きに強いシリコンポリウレタンエラストマーであるSIL 30という独自の素材を提供しています。他の添加剤も含まれているため、他のポリマーを製造するのと同じ 3D プリンターで 3D 印刷できます。もう一つの米国企業であるデスクトップ・メタルは、昨年ドイツのエンビジョンテック社を買収した際にシリコン3Dプリント技術を獲得した。同社の 3D バイオプロッターは生体材料に特化しており、同社は独自にブレンドした技術グレードと医療グレードのシリコンを使った印刷も行っています。

△Spectroplast SAM シリコン 3D プリンター (出典: Spectroplast)

シャフナー氏は、スペクトロプラストは100％医療グレードのISO認証シリコンを使用しており、光感受性があると述べた。このプロセスは独自のものですが、光硬化型液体ポリマー樹脂を使用する今日の樹脂 3D プリンターとそれほど変わりません。シャフナー氏は、汎用シリコーンであればどれでも積層造形に使用できると述べ、同社は顧客と協力して、既存の材料を変更することなくシリコーン生産を射出成形から3Dプリントに移行してきた。

プリンターの技術、ソフトウェア、材料は独自のものであり、プロセス全体にはスライス、印刷、洗浄、乾燥、後硬化が含まれます。周辺機器付きのプリンターの小売価格は約10万ドルになる予定。 Spectroplast は、オンデマンドサービスを通じて 4 つの TrueSil 素材のみを提供していますが、Medura シリコン製品ラインは現在、3D プリンターの販売を通じても市販されています。

生産アプリケーション<br /> 他の 3D 印刷技術と同様に、大量生産では射出成形やその他の従来の製造方法の方が経済的であることが多いです。 3D プリント技術に最適なのは、独自のカスタム部品の小規模から中規模のバッチです。しかし、スペクトロプラスト社によれば、自社製のシリコン 3D プリンターにはさまざまなサイズがあり、さらに規模を拡大して大量のシリコン 3D プリントを生産できるように、新しい大型シリコン 3D プリンターを開発中だという。

△Spectroplastのシリコン3Dプリントパーツ（出典：Spectroplast）

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