BASF TPU素材3Dプリント格子構造の需要が急増

南極熊紹介：Wohlersが2022年に発表した最新データによると、2021年に積層造形業界は19.5％成長し、ポリマー粉末材料（主にナイロン、TPUなど）は3D業界の材料市場の16％を占め、出荷量は初めて感光性樹脂材料を上回りました。これは、3D プリンティング技術がプロトタイプ検証アプリケーションから生産レベルのアプリケーションへと進化し始めており、徐々に改善していることを意味します。

3D プリント材料の世界的大手メーカーとして、BASF はこのトレンドの変化をどのように感じ、理解していますか? BASF の熱可塑性ポリウレタン (TPU) 材料は市場でどのように使用されていますか? 2022年4月、Antarctic Bearは、BASF 3D Printing Solutions Asia PacificのビジネスおよびオペレーションディレクターであるLi Chen博士にインタビューしました。

△BASF 3Dプリンティングソリューションズアジア太平洋地域事業・運営担当ディレクターチェン・リー博士

BASF 熱可塑性ポリウレタン (TPU) 3D プリント材料システム

熱可塑性ポリウレタン (TPU) は、弾力性、透明性、油や摩耗に対する耐性など、多くの特性を持つポリウレタンファミリーの材料です。 TPU には、自動車のダッシュボード、キャスター、電動工具、スポーツ用品、医療機器、ドライブベルト、履物、インフレータブルラフト、携帯電話やキーボードのプロテクターなど、さまざまな用途があります。

陳立博士は次のように述べた。「BASFは世界有数のTPUサプライヤーであり、同社のポリウレタンブランドであるElastollan®はプラスチック業界でよく知られています。Elastollan®シリーズの硬度範囲は一般的なTPUよりも広く、Shore 32AからShore 83Dまであります。これにより、さまざまな硬度と弾性を備えた高性能で持続可能なソリューションを顧客に提供できます。」

BASF は、TPU 分野における数十年にわたる専門知識と経験を 3D 印刷業界に適用し、さまざまなアプリケーションシナリオのニーズを満たすために、SLS、MJF、FFF テクノロジー向けのさまざまな 3D 印刷 TPU 材料製品を開発しました。

△Ultrasint® TPU 88A パウダー（SLS 技術に適しており、現在は白と黒が販売されています）

ポリマーパウダー製品ラインにおいて、BASF の Ultrasint® TPU パウダーは、マルチジェットフュージョン (MJF) および選択的レーザー焼結 (SLS) テクノロジーに完全に適合しています。

Ultrasint® TPU01 は、HP 5200 シリーズ MJF プリンター専用に設計された多目的 TPU パウダーで、強度、柔軟性、耐久性に優れた部品性能と、優れた表面品質および詳細レベルを提供し、ほぼ 100% の材料再利用を可能にし、格子構造アプリケーションの大量生産に最適です。
Ultrasint® TPU 88A は、あらゆる SLS 装置で簡単かつ安定して印刷でき、高い衝撃吸収性、優れた反発性能、優れた耐疲労性能を備えています。さらに、これら 2 つの TPU パウダーを使用して印刷された部品は、化学燻蒸、染色、コーティングなどの処理を簡単に行うことができます。

さらに重要なのは、Ultrasint® TPUパウダーで印刷された部品は、皮膚接触ISO 10993-10およびISO 10993-5テスト、加水分解耐性テスト、UV安定性テスト、揮発性化合物テスト、疲労耐性テストなど、広範なテストに合格しており、人体に直接接触できるため、自動車、消費財、医療などの業界の厳しい要件を満たしています。

△Ultrasint® TPU 01素材でプリントされたシューズミッドソール

同時に、BASF Forward AM の Ultracur3D® Coat F コーティングは、Ultrasint® TPU 印刷部品の後処理に最適なソリューションを提供します。このコーティングは、弾性基材への接着性に優れているだけでなく、耐摩耗性と弾力性にも優れているため、プリントの手触り、耐久性、柔軟性が効果的に向上します。

△Ultrafuse® TPU85Aケーブル

FFF 技術の面では、BASF の Ultrafuse® TPU シリーズフィラメントも成熟した熱可塑性ポリウレタン材料 Elastollan® をベースとしており、最大限の信頼性、安定した製品品質、コスト効率を保証します。

Ultrafuse® TPU 64D は、フレキシブルフィラメントファミリーの中で最も硬いエラストマーであり、衝撃、摩耗、引き裂きに耐性のある剛性部品を必要とする産業用途に最適で、ゴムや ABS の優れた代替品です。
Ultrafuse® TPU 95A は迅速かつ簡単に印刷できるため、耐摩耗性が求められる用途に最適です。
Ultrafuse® TPU 85A で印刷された部品は、破断時の伸びが高く、層間接着が強く、耐油性および工業用化学薬品に対する耐性が優れているなどの利点があり、市場の類似製品とは一線を画しています。

BASFのTPU 3Dプリント材料の需要が大幅に増加

陳立博士はAntarctic Bearに次のように語った。「BASF Forward AMの過去1年間の業績は力強い成長を示し、業界の成長データをはるかに上回っています。BASF Forward AMのUltrasint®ポリマーパウダーには、PA11シリーズ、PA6シリーズ、TPUシリーズ、PPシリーズがあります。2021年、TPUシリーズ製品は良好な成長傾向を示し、他のシリーズ製品よりも成長率が高かった。」

△ BASFのUltrasint® TPU01を使用して印刷された結晶構造を持つリクライニングチェア（出典：Yukexler）

BASF の TPU 材料は現在、次の 3D プリントデバイスをサポートしています。

Ultrasint® TPU01 は、HP Multi Jet Fusion 5200 および 5210 シリーズプリンターでのみ使用されます。
Ultrasint® TPU 88A は、Farsoon、Inpro、EOS、XYZ 印刷など、ほとんどの SLS マシンに適しています。
Ultrafuse® TPU 64D は硬度が高く、市販されているほとんどの FFF テクノロジープリンターに適しています。
Ultrafuse® TPU95D シリーズは、Raise3D、Ultimaker、Chuangxiang 3D、Prusa、BCN など、ほとんどのダイレクトドライブプリンターおよび Bowden プリンターに適しています。
Ultrafuse® TPU85A 素材は比較的柔らかく、ダイレクトドライブシステムを備えた 3D プリンターに適しています。

BASF Forward AMは現在、直販、代理店チャネル販売、プリンターメーカーとの協業販売など、複数のチャネルを通じてお客様に高品質な製品とサービスを提供しています。

3DプリントTPUアプリケーションのトレンドが到来

チェン・リー博士は次のように述べています。「近年、BASFはパートナーと協力して3Dプリンティング業界でのTPUの応用を模索し、自動車、消費財、医療、工業、ロボットなどの業界を網羅する多くの革新的なソリューションを発表しました。これらの探究を通じて、3Dプリンティング業界でのTPUの応用市場を開拓し、より多くの工業グレードの応用ニーズを満たすことができることを願っています。」

消費財業界

全米フットボールリーグで受賞歴のあるアメリカンフットボールヘルメットブランドであるXenithは、BASFのUltrasint® TPU01パウダーとUltracur3D® Coat F後処理コーティングソリューションを使用して、衝撃を効果的に軽減し、ヘルメットの快適性と安全性を大幅に向上させる3Dプリント格子構造のヘルメットを設計しました。この革新的なアプリケーションは、全米フットボールリーグのヘルメットチャレンジで大きな賞を受賞しました。
https://mp.weixin.qq.com/s/wDzVphE_D0JNSbvJssnZZg

△3Dプリント格子構造ヘルメット

スキーゴーグルドイツを代表するポリマー付加製造の専門家であるYUCHSLERは、BASFのForward AM高性能弾性材料Ultrasint® TPU01を使用して、格子構造に基づいた新しいスキーゴーグルを開発しました。新しいゴーグルは、スキー愛好家の着用快適性を効果的に向上させ、事故を防ぐ耐衝撃効果を提供します。
https://mp.weixin.qq.com/s/XlX7SECWldcTfCsB7jJHFw

△格子構造を採用した新型スキーゴーグル

バックパックのライナードイツを代表するポリマー積層造形の専門家である Yuksler は、BASF の Forward AM 高性能弾性材料 Ultrasint® TPU01 を使用して、格子構造の新しいバックパックのライナーを 3D プリントし、背中パッドのクッション性能と着用者の快適性を最大限に高めます。
https://mp.weixin.qq.com/s/m5wp9yCVYfPVh1-ttmMvdQ

△格子構造の新型バックパックパッド

運輸業界<br /> カーシートBASF Forward AMは、HPおよびOECHSLEXと共同で、軽量設計を可能にし、人間工学に基づいたカスタマイズにより優れた快適性を提供する格子構造のカーシートを印刷します。従来の成形方法とは異なり、射出成形や発泡成形が不要で、部品数や組み立て工程の複雑さが軽減されるため、製品開発や製造工程のリードタイムを大幅に短縮できます。
https://mp.weixin.qq.com/s/oh6-O4iEeVoz5FPU7780kw

△格子構造のカーシート

オートバイのサドル積層造形とプラスチック射出成形のフランスのリーダーである Erpro は、仮想技術を使用して格子構造を設計し、BASF の Forward AM 高性能ポリマー粉末 Ultrasint® TPU01 と Ultracur3D® Coat F フレキシブルコーティングを使用して、高度にカスタマイズされたオートバイのサドルを開発しました。
https://mp.weixin.qq.com/s/w8Z7FmDK2DYSv48_jBwuKw

△パーソナライズされたバイクサドル

工業<br /> BASF Forward AM は OECHSLER と提携し、協働ロボットの関節の周りに、RoboSkin と呼ばれる薄くて衝撃吸収性に優れた第 2 層の「スキン」を巻き付けました。これにより、人々は安全リスクのない環境で協働ロボットを操作できるようになり、メーカーは高いレベルの生産効率を維持し続けることができます。

△協働ロボットKuka iiwaには、Ultrasint® TPU01で印刷されたドットマトリックス構造であるRoboSkinが搭載されています（画像提供：OECHSLER）
https://mp.weixin.qq.com/s/Jksi-MB5d085cr4VoOQlkA

陳李博士は次のように述べています。「中国のお客様がTPU 3Dプリント材料をアプリケーションイノベーションに活用できるようサポートするため、BASFフォワードAMアディティブマニュファクチャリングテクノロジーセンターでは、TPU材料を使用した印刷テストや実際のアプリケーション効果の検証に対するお客様のニーズを満たすサンプル印刷サービスを提供しています。」

南極熊のコメント

ナイロンやTPUなどの高性能ポリマー材料から3Dプリントされた部品は、プロトタイプ検証の分野で広く使用されているだけでなく、端末アプリケーション市場でも大きな可能性を秘めています。複雑な新しいデザインを製品に変えることができるだけでなく、特定のコアパフォーマンスを大幅に向上できることがわかっています。設備や材料の価格が下がり、印刷効率が向上し、製品コストと性能が一定のバランス点に達すると、高性能ポリマー材料を使用した3Dプリントが広く大量に使用されるようになると予想されます。