SCULPMAN が FDM 3D プリントを再定義する「可変ノズル技術」を発表

はじめに: 3D 印刷技術は絶えず発展していますが、FDM 技術はボトルネックに遭遇しているようです。印刷の精度と速度は常に不十分であり、SLA 技術と比較することはできません。しかし、印刷可能なプラスチックの種類は SLA 樹脂よりも多様であり、それが現在の「役に立たない」状況につながっています。
△スカルプマンノズルアンタークティックベアは、ベルギーに本社を置くエンジニアリングスタートアップのスカルプマンが、新たに特許を取得した「可変ノズル技術」を使用してFDM/FFF3Dプリントを進化させようとしていることを知りました。スカルプマン氏は、新しいプリントヘッドの開発には2年かかり、速度と精度の両方を兼ね備えていると主張している。従来の固定サイズの円形ノズル形状を廃止し、連続可変開口部を選択します。堆積幅は 10 mm に達し、堆積面は平坦です。強度と精度に優れたポリマー部品を印刷でき、印刷時間を数時間から数分に短縮します。
△押出速度の向上
FDM の技術的制限<br /> 材料押し出しは、最も一般的な 3D 印刷技術です。このプロセスは、使いやすさと材料の適合性の向上により、高強度の自動車用金型、重要でない航空機部品、さらには車両部品にも使用されています。この技術では、PLA や ABS などの基本的なポリマーに加えて、PEEK などのエンジニアリンググレードの熱可塑性プラスチックや、炭素繊維ナイロンなどの繊維強化複合材料も使用できます。
△スカルプマンフラットノズルの様子。写真提供：Sculpman。
ただし、FDM 3D 印刷技術は、固定サイズの円形ノズルに大きく依存しています。ノズルのサイズが小さいほど超高精度が可能になりますが、大きな部品に印刷するには速度が遅すぎます。ノズルが大きいほど印刷速度は速くなりますが、幾何学的な精度は低下します。いくつかの企業は、ツールを変更したり、ノズルの直径を物理的に変更したりして技術の改善を試みてきましたが、壁面滑りの変化、ノズル圧力の上昇、ノズルとフィーダー間の調整不足などの要因により、これらの改善のほとんどはあまり成功していません。
△ ノズル図
可変ノズル技術
Sculpman の可変ノズル技術は、円筒形の配置を廃止し、異なる幅の平らな長方形を押し出すことで、不要な繰り返し印刷ステップを削減します。新しいノズル自体は、無限に回転できる長方形の開口部を備えており、常に移動方向に対して垂直になるようにすることで、パス計画の柔軟性を高め、層の位置合わせと接着性を向上させます。
△印刷形状の違いノズルには2つのスライド要素が装備されており、カメラの絞りを調整するのと同じように、印刷中に開口部のサイズを連続的に変更でき、完全に閉じて材料の流れを完全に遮断することもできます。

△無制限の回転能力
Sculpman のホットエンドシステムは、0 ～ 10 mm の開口構成、0.5 mm の断面積、および最大 500 立方センチメートル / 時の造形速度を提供します。スカルプマン氏によると、新しいノズルは押し出し幅と層の高さを効果的に切り離すため、ユーザーはより広い押し出し幅を選択して造形を高速化できるが、層の高さをさらに調整して傾斜面の印刷を改善できないという。
△押し出し中の連続可変幅現在のノズル設計は、押し出し駆動サブアセンブリの有無にかかわらず、2.85 mm フィラメントと互換性があります。さらに、スカルプマンは粒子材料印刷システムも開発しています。この可変ノズル技術は、Formnext 2021のホール11のブースD11で展示される予定とのことだ。
△円形に印刷できます。このデザインは、南極熊の目が本当に光っていると言わざるを得ません。絵画と同じように、広い面積を着色するには太い線が最適ですが、細かい輪郭を描きたい場合は細い線の方が実用的です。この改良は、プリントヘッドをいつでも幅を変更できる「ブラシ」に変えることと同等であり、速度と精度の両方を実現します。実際の運用で正確な印刷が実現できれば、ほとんどの「役に立たない」FDM マシンに新たな命が吹き込まれることは間違いありません。

参考: 1. 1 つの 3D プリントノズル、さまざまな直径: Sculpman の新製品
2. 可変ノズル製品
3. 可変ノズル技術
4. スカルプマンは新しい可変ノズル技術でFDM 3Dプリントを再定義することを目指している

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