リコー、Formnextで新型バインダージェットメタル3Dプリンターを発表

Antarctic Bearは、リコーが2021年11月に産業用インクジェットプリントヘッド技術を使用した新しいバインダージェットメタル3Dプリンターをひっそりと発売したことを知りました。この新しい機械は、近々開催されるFormnextショーで正式に発表される予定で、リコーは金属バインダージェット技術を使用して高速で部品を生産すると予想されている。
リコーは英国における 3D Systems の主要販売代理店のひとつであり、英国に大規模な積層造形センターを構えています。同社は2015年に、アクリル部品を専門的に製造できると約束した大型SLSシステムを市場に投入した。同社の付加製造事業は当初、材料サプライヤーの BASF および Solvay との提携を通じて発展しました。 2021年4月、リコー3Dは米国のImpossible Objectsと提携し、連続繊維複合材技術（CBAM）を欧州に導入しました。
△新型バインダージェットメタル3Dプリンター現在、リコーは米国、英国、欧州の子会社を通じて、専門知識と即時見積り3Dプリント技術を活用し、ユーザーの積層造形ニーズに応え、エンドツーエンドの3Dプリントサービスをフルレンジで提供しています。同社のサービスは、ツールコストの削減や製品開発時間の短縮から大量カスタマイズの実現まで多岐にわたり、生産プロセス全体の収益性、生産性、持続可能性、安全性を高めます。リコーの積層造形事業は、世界的なサポートネットワークを活用できるにもかかわらず、今のところ同社にとって安定的かつ確実な収益源として十分にはなっていないようだ。リコーは新型金属3Dプリンターの発売により、この計画を加速させているようだ。
アルミニウム部品製造のためのバインダージェット法<br /> リコーは技術的な手順をまだ明らかにしていないが、新しい機械はバインダージェッティング方式を採用していることを確認した。この技術では、インクジェットプリントヘッドを使用して液体バインダーを金属粉末の薄い層に堆積させ、層ごとに印刷部品の形状を形成します。他の製造方法と比較して、バインダージェッティングは高速であるため、生産性が大幅に向上し、コストが削減されます。
△リコーのバインダージェッティングプロセスさらに、2020年12月には、神奈川県にあるリコー株式会社の研究グループが、適切な脱バインダーおよび焼結段階と組み合わせることで、バインダージェッティングでの積層造形にアルミニウム粉末を使用することを可能にする独自のバインダー材料を開発したと報告されました。このニュースはまた、リコーが開発した液体含浸技術を使用して余分な粉末を除去することで、従来のプロセスでは不可能だった複雑な内部チャネルをプロセス中に作成できることを示唆している。
△リコーバインダージェッティングプロセスこの新しいバインダーシステムを開発するために、チームは平均粒子サイズが35μmのAlSi合金粉末を使用し、いわゆる樹脂でコーティングしました。リコーは、樹脂コーティングの主な目的は、接着液との相互作用を通じて接着を実現し、爆発のリスクを軽減することだと説明した。バインダー液には、樹脂コーティングされた粉末粒子との架橋を確実にするための有機溶剤と添加剤が含まれています。
△内部チャネルを含むバインダージェットサンプル部品（リコー提供）
リコーは、自社開発した試作バインダージェッティングマシンを使用して、バインダー液滴解像度300 x 300 dpiで粉末層の厚さ84μmを実現しました。得られたグリーン体は架橋により特定の溶剤に対して耐性があると言われています。したがって、部品を一定時間溶剤に浸すと、特に小さな内部チャネルから余分な粉末を効果的に除去できます。溶剤乾燥段階の後、部品は液相焼結操作にかけられます。目標溶出液量の約 20% ～ 30% が必要であり、部品は適切な溶出液量温度で 2 ～ 5 時間保持されます。
△得られた焼結体の引張試験片を加工し、得られた焼結部品について引張強度試験、熱伝導率試験、断面組織観察、X線CT観察を行ったと報告した。試験サンプルの引張強度と伸びの値は100MPaと報告されており、これは一般的な純アルミニウム材料の強度と同等です。キセノンフラッシュ分析装置を使用して測定したところ、熱伝導率は 188 W/mK であり、これは AlSi ダイカスト製品と同等でした。
△焼結サンプルのX線CT、約15×15mmの焼結ブロックのX線CT画像、各辺約15mm、サンプルの相対密度は98.4％に達し、焼結が完了し、大きな気孔がないことが確認されました。微細構造の観察により、粒径は約 50 μm であり、これは典型的な鋳造組織に相当することが明らかになりました。
△粒径は約50μmで、一般的な鋳造用粉体塗料と同等です。樹脂量と最小着火エネルギーの関係は、樹脂量が2wt%を超えると最小着火エネルギーが増加することを示しています。コーティングされた粉末は、コーティングされていない粉末に比べて大幅に安定していました。研究者らは、樹脂コーティングは粒子間の爆発エネルギーの伝達を阻害するようだ、と述べている。
樹脂塗布量・最低発火温度試験により、この工程で直径2mm、長さ90mmの内部チャネルを形成できることも確認されました。リコーによれば、同社は現在、より大きな造形室とより薄い内部チャネルを備えたプロトタイプの作成に取り組んでおり、チームはこのアプローチに使用できる合金の範囲を拡大することにも取り組んでいるという。

参考：1. リコー、Formnextで新型バインダージェットメタル3Dプリンターを発表
2. リコーバインダージェットメタル3Dプリンター
3. フォームネクスト2021
4. リコー、アルミニウム部品製造用のバインダージェッティングプロセスを開発
5. 高性能・低コストの複合3Dプリント技術CBAMを欧州に導入！リコー3DがImpossible Objectsとコラボレーション

リコー、Formnextで新型バインダージェットメタル3Dプリンターを発表

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