基本に立ち返って、ワイヤ FDM の代替となる粒子 3D プリント

はじめに: ほとんどの人の印象では、FDM 3D 印刷プロセスは、溶融材料 (通常はプラスチックフィラメントの形) を堆積させて層を作成するという、古典的な印刷モードです。しかし、最近では、同じ FDM 原理に基づいた新しい方法が登場しており、印刷の原材料をワイヤからプラスチックペレットなどの粒状原材料に変更する、粒状 3D 印刷が主流となっています。

ペレット 3D プリントは、粒状の熱可塑性プラスチックを使用して層ごとに部品を構築する新しい 3D プリント方法です。こうしたタイプの材料を扱う機械を開発する企業はますます増えており、標準的な 3D プリンターを製造する企業でも、粒状材料と互換性のあるソリューションを設計することができます。
プラスチック顆粒は、いわゆるペレット化によって得られる粒状材料です。このプロセスでは、化学合成物、プラスチック、複合材料、鉱物などの材料が粒状の圧縮された塊に形成されます。これらのタイプの供給源は主に射出成形で使用され、前述したように 3D 印刷の分野ではますます重要になっていますが、ペレット供給は、現在普及しているワイヤスプール供給モデルよりも積層造形ではまだあまり一般的ではないことが判明しています。フィラメントもペレットで作られているため、この 2 つの供給モードは矛盾しているように見えるかもしれませんが、印刷時にペレットを直接使用すると、プロセスの中間ステップ全体が節約されます。
△ Tumakerが開発したペレット押出機（画像提供：3Dnatives）
粒子と 3D プリント<br /> 留意すべき点の 1 つは、ペレットとフィラメントでは、印刷のニーズに合わせて異なる押出機が必要になることです。フィラメント押出機と比較して、ペレット押出機には、材料を徐々に吸収して溶融ゾーンに押し込む一体型ホッパーが備わっています。そこで、顆粒は所望の粘稠度まで軟化され、その後、プラスチックはノズルから排出され、印刷プラットフォーム上に堆積されます。このプロセスはフィラメント押し出しに比べて少し複雑に思えるかもしれませんが、以下に示すように、非常に興味深い利点がいくつかあります。
ペレット 3D プリントの主な利点としては、材料コストが低く製造時間が短いため、部品の最終コストが大幅に低くなることが分かりました。このようにして、他の方法では完全に利益が出ない長いシリーズや大型コンポーネントの生産に最適なテクノロジーが得られます。もう 1 つの利点は、製造プロセス中の詰まりが軽減されることです。これは、フィラメントを扱う場合によくある印刷の問題です。最後に、ペレットを使用した積層造形により、異なる色のプラスチックペレットを同じトレイに組み合わせて、多色の部品を作成することができます。
しかし、粒子を扱う場合、特に興味深いのは、達成できる最終的な特性です。フィラメントを扱う場合、その物理的および化学的特性が原材料とまったく同じではないことを知っておくことが重要です。実際、フィラメントを作るときには原材料を加熱する必要があり、その結果、その特性が低下します。加熱すればするほど、劣化が進みます。そこで、この劣化を抑えるために添加剤を加える必要がありました。したがって、得られた結果は出発物質とは大きく異なります。ただし、最初からペレットを使用することで、これらの変換を行う必要がなくなり、ユーザーはこれらの劣化を回避し、射出成形に使用されるプラスチックの化学的および物理的特性をより正確に一致させることができます。
デメリットとしては、ペレット 3D プリントは現時点ではフィラメントほど一般的ではないため、これらの材料に対応する押し出し機の開発は多少難しいかもしれないということが挙げられます。さらに、層ごとにパーツを作成する際、粒子はフィラメントのように互いにつながるのではなく、分散されます。これにより、より複雑なコンポーネントに必要な流量の変化を制御することが難しくなります。
△ ペレットによりコストと製造時間を削減できます。ご覧のとおり、ペレット 3D プリントの人気の高まりにより、独自の製造ソリューションを開発する企業がますます増えています。一例としては、各ユーザーのニーズに適応するペレット 3D プリンターを開発しているスペインのプロジェクト Tumaker や、同じくユーザーに Atlas プリンターでペレットを印刷する機会を提供しているアメリカの企業 Titan Robotics が挙げられます。
この新しいトレンドはフィラメント 3D プリントの終焉を意味するのでしょうか?積層造形業界にどのような新しいプレーヤーが登場し、この技術に賭けるのでしょうか?答えは未来だけが与えてくれる。

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