インクジェット3Dプリントはますます人気が高まっており、Xaarの超高粘度ジェット技術は包装業界に新たな可能性をもたらします。

はじめに: ジェッティング技術は、インクの付着特性に大きく依存する技術です。率直に言えば、インクの流動性がジェット製造の成功を直接左右します。一般的に、噴射に使用されるインクに含まれる固体粒子が少なく、粘度が低いほど、噴射効果は良くなります。逆に、インクの粘度が高くなるほど、噴射が難しくなります。
アンタークティックベアは、インクジェット3Dプリンターの開発会社であるXaarが、超高粘度インクのジェット印刷を実現できる「Ultra-High Viscosity（UHV）」と呼ばれる3D印刷技術を開発し、多分野の製品包装設備に新たな可能性を切り開いていることを知りました。
Xaar は、UHV 技術を搭載した ImagineX は、1 回の噴射で最大 100 センチポアズ (cPs) の粘度を持つ液体を噴射できる強力な機能を備えているため、パッケージング業界のユーザーは創造性を存分に発揮できると述べています。 Xaar によれば、このジェッティングマシンは大きな粒子を処理できるため、大量かつ幅広い部品の製造に最適であり、デザイナーはラベルにさらに命を吹き込むことができるようになりました。
△Xaarの自動車パッケージング業界向けプリントヘッド事業部のゼネラルマネージャー、グラハム・トゥイーデール氏は次のように説明しています。「これまで、インクジェットプリントヘッドは一般的に8～12cP程度の液体しか噴射できませんでしたが、当社の技術により、プリンターはより高い粘度の液体を噴射できるようになりました。これにより、より広い色域と比類のない不透明度が実現し、さまざまな特殊印刷効果を実現できます。」
Xaarのノズルの組み合わせ<br /> Xaar plc は、圧電ベースのドロップオンデマンドインクジェット技術の世界有数の独立系メーカーになることを目標に、英国ケンブリッジに設立されました。同社は、工業用包装、セラミックやガラスの装飾、ケースのコーディング分野の顧客向けに、液体を常に正確な量で塗布できる工業用プリントヘッドを開発することで、インクジェットの専門知識を実践しています。
Xaar は過去に高速焼結 (HSS) 市場にも参入しており、2016 年に専用の 3D プリントセンターを設立し、その後 Stratasys と共同で Xaar3D を設立しました。最近までストラタシスは同事業の45%の株式しか保有していなかったが、今年初めに発売した新しいHシリーズ3Dプリンター、H350にHSSを統合する計画の一環として、10月にXaar3Dの完全支配権を取得した。
Xaar3D の売却後、Xaar の製品は主にプリンタープラグイン、プリントヘッド、材料、関連サービスの組み合わせに依存しており、最新の製品は「Irix」です。 2021年9月に発売された同社の最新プリントヘッドは、3Dプリントと液体インクの堆積が可能で、溶剤ベースの材料から工業製造に必要な材料まで幅広い互換性を備えています。
Xaar は自社の技術を市場に投入するために、通常、Xaar 1003 プリントヘッドを搭載した AMpolar i1 などのサードパーティ製 3D プリンターとバンドルしています。同社はまた、高粘度の液体を噴射したい顧客を支援するために設計された5段階の材料評価サービスを開始しており、Xaarの最近の使用量の急増を考えると、この取り組みは成果を上げているようだ。
△AMpolari1 3Dプリンター（写真参照）にXaar 1003プリントヘッドを装着しています。画像提供：Xaar。
超高粘度印刷技術の開発<br /> 2019年に発売されたXaarの最新のバルクプリントヘッドプラットフォームであるImagineXは、あらゆる種類のインクを最高200 ℃の温度で印刷できるため、今後数年間で同社が新しい分野に参入するための基盤となるように設計されています。このシステムは超高真空技術を採用しており、これまでにない粘度レベルでインクを噴射して、販促用途などで部品を迅速かつ効率的に作成できます。
実際、ImagineX は、通常のインクジェットシステムよりも大きな粒子を処理することでこれを実現しています。このシステムにはより多くの顔料が含まれており、より鮮やかな色と、よりシャープな黒と白を生成できます。この機械は曲面にも印刷できるため、直接成形パッケージの製造に最適です。また、高価なニス装飾を追加するためにも使用できます。

この機能により、ユーザーは視覚効果と機能性の両方のためにラベルにテクスチャを追加できます。たとえば、UHV を使用すると、ひび割れに強いインクを使用した柔軟なラベルを作成できるほか、通常はスクリーン印刷でしか実現できない効果をパッケージに点字や触覚による警告を追加することも可能になります。
Xaar によれば、超高粘度印刷技術は Nitrox、2002、50x シリーズのプリントヘッドと互換性があり、発売以来、インパクトの大きいデジタルラベルやパッケージを大規模に作成する際にインクジェットベースの製造プロセスがもたらす劇的な違いを実証してきました。
トゥイーデール氏は次のように付け加えました。「UHV 技術が、多くの用途で Xaar の新たな可能性を切り開いていることを私たちは見てきました。長年、顧客は、印刷物の耐久性と柔軟性を高めるために、より高分子量のフォトポリマーを印刷する機能を求めてきました。当社の UHV 技術は今やこの機能を実現し、インクジェット印刷の可能性を真に解き放ちます。」
△ Xaarの超高粘度技術を使用して作成された半透明のプリント。写真提供：Xaar。
インクジェット 3D プリンティングは依然として人気が高まっていますか?
マルチマテリアルインクジェット分野では、Stratasys の PolyJet 技術と 3D Systems の MultiJet 技術が引き続き主流となっていますが、これらの技術は主に 2D インクジェットプリントヘッドに基づいています。その結果、これらの技術を搭載した機械は比較的低粘度の樹脂に依存しており、工業規模のスループットで高粘度材料を塗布できるシステムについては市場にギャップが残っています。
インクジェット 3D プリントの常識を打ち破ろうとしている企業のひとつが Quantica で、同社は Formnext 2021 で産業グレードの材料噴射機 T1 Pro を発表しました。このシステムは同社の超高粘度噴射技術をベースとしており、既存のマルチマテリアル噴射システムよりも最大15倍も粘度の高い液体を噴射できるため、より強度の高い部品の製造が可能になるという。
より研究志向のアプリケーションでは、Zdalny Serwis 社は Duroplast Reactive Inkjet Printing (DRIP) 方式でインクジェット 3D 印刷の世界に革命を起こそうとしています。本質的には、この技術はインクの液滴を空中で衝突させて部品を形成するもので、同社は現在、FDM 印刷可能なブラケットを完全機能の DRIP プロトタイプ 3D プリンターに組み込む方法の開発に着手している。

インクジェット3Dプリントはますます人気が高まっており、Xaarの超高粘度ジェット技術は包装業界に新たな可能性をもたらします。

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