セラミック3Dプリント後処理市場の現状と対策の分析

出典：Triangle Intelligent Manufacturing (Suzhou) Technology Co., Ltd.

「中国製造2025」の急速な進展に伴い、セラミック製造業界も大きな変化を遂げ、「インテリジェント化・デジタル化」へと移行しつつあります。長年の発展を経て、3Dプリント技術はセラミックの製造プロセスにおいてますます重要な役割を果たしており、さまざまなソリューションに基づくセラミック印刷技術は大きな進歩を遂げています。しかし、セラミック材料の特殊性により、3Dプリントの過程で金属のように直接焼結することができません。一般的な製造プロセスは、3Dプリントの後に脱脂や焼結などの後処理が続きます。この記事では、セラミック 3D プリントの後処理市場の現状を一覧にして簡単に分析します。

1. セラミック後処理の現状<br /> 材料技術、コンピュータ支援設計（CAD）、コンピュータ支援製造（CAM）などの応用技術の急速な発展により、セラミック3Dプリント技術は大きな進歩を遂げました。しかし、セラミック材料の特殊性に基づき、現在の科学技術手段では、DLP、SLA、またはその他の方法で製造されたセラミック部品は「セラミックグリーンボディ」と定義されるべきです。セラミック3Dプリント技術は、実際にはセラミックプロセスフローにおける従来の「成形プロセス」に取って代わりました。「成形プロセス」の後には、「脱脂」、「焼結」などのプロセスフローが依然として必要です。「焼結プロセス」が完了した後にのみ、セラミック粉末粒子を設計要件を満たすように高密度化することができます。

現在のセラミック3Dプリントプロセスでは、セラミックスラリーに硬化媒体として感光性樹脂を添加し、特定の波長とパワーのレーザー照射により硬化させることで、セラミック3Dプリント（成形）プロセスを実現しています。現在の一般的な酸化アルミニウム印刷材料を例にとると、そのパラメータ表は次のようになります。

主な性能パラメータ表から、添加剤としての感光性樹脂が印刷材料全体の質量の25％以上、体積の約45〜50％を占めていることがわかります。テストの結果、3D プリントされたセラミック部品の収縮率は一般的に約 20% 以上であることがわかりました。射出成形やプレス成形などの従来の成形プロセスによる成形後の質量比は一般的に約 3%、収縮率は一般的に約 10% です (アルミナを例に挙げます)。収縮率が過度に高いと、セラミックコストの寸法制御と特性評価に対する要求が高くなります。したがって、3D プリントされたセラミック製品の後処理プロセスにも対応する変更を加える必要があります。

現在、セラミック3Dプリント技術はまだ研究開発、小規模な試作、特殊な産業応用の段階にあるため、大規模生産はありません。そのため、セラミック 3D プリンターのエンドユーザーは、セラミック後処理熱設備として、小型の実験用電気加熱炉を使用するのが一般的です。これらのデバイスのほとんどは、従来のセラミック製造プロセスに基づいて設計・製造されており、構造が単純で、データ収集・分析機能がありません。さらに、後工程の実装者のほとんどは主に材料の研究開発に特化しており、セラミックの3D印刷技術やセラミック焼結技術などに精通していません。現在の市場のフィードバックから判断すると、セラミック3Dプリントの「バレル効果」は後処理プロセスで行き詰まっています。高添加物の使用に加えて、非常に大きな収縮率が直接、ひび割れ、構造強度の不均一、変色などの後処理の問題を引き起こし、セラミック3Dプリント技術が量産段階に入ることができない原因となっています。

これは、セラミック 3D プリントの後処理プロセスにおける雰囲気保護焼結の重要性を示しています。テストの結果、従来の焼結プロセスを使用してセラミック 3D プリント部品を焼結すると、加熱速度がどれだけ遅くても、製品に多かれ少なかれ亀裂が生じ、電子顕微鏡で製品全体を貫く亀裂が観察できることがわかりました。

不活性ガス保護を使用した後、現在制御可能な加熱速度は約 0.8 ～ 1 度 / 分であり、空気 / 不活性雰囲気が必要です。後期段階では、全体的な焼結速度を徐々に上げ、脱脂・焼結雰囲気一体型炉をセラミック3Dプリント部品の専用生産設備として使用し、工程時間を最小限に抑え、操作の複雑さを軽減します。

焼結装置の技術的パラメータの例:
*この炉モデルは代表的なサイズであり、さまざまなサイズと機能にカスタマイズできます。
2. 市の現状を踏まえた計画 セラミック3Dプリント後処理市場の現状を踏まえ、高脂肪含有量セラミックグリーン体の脱脂、焼結、データ記録、データ分析、テストを統合した実験室が設立され、セラミック3Dプリントのエンドユーザーと材料開発者に後処理サービスを提供し、セラミック3Dプリントの量産実現を促進しています。

後処理工程では、有機脂肪の除去が特に重要です。脱脂が不完全な場合、製品のひび割れ、汚れ、強度低下などの問題に直結します。このため、真空機能を備えた脱脂装置を使用して、従来の脱脂工程における有機物の酸化反応を熱分解反応に変え、脱脂工程中に不活性ガスを使用してチャンバー内に保護雰囲気を形成します。さらに、検出装置を使用して温度、圧力、酸素含有量などをリアルタイムで監視し、最終的に分析レポートを作成して、同種の製品の脱脂プロセスを修正します。

脱脂、焼結工程、表面研削、工程検証などの統合サービスも同時に開始されます。

会社概要：
Triangle Intelligent Manufacturing (Suzhou) Technology Co., Ltd. は、セラミック 3D プリント後処理ソリューションの提供を専門とするサプライヤーです。当社のクリエイティブチームは、無機非金属材料、窯の設計と製造、セラミック焼結技術において豊富な経験を持っています。セラミック3Dプリント技術の急速な進歩に伴い、関連するセラミックプリントの完成後の後処理のニーズを解決するために、当社は蘇州にセラミック3Dプリント部品の脱脂、焼結、表面処理などのプロセスを統合した研究所を設立し、ユーザーにプロセス検証、製品校正などのサービスを提供しています。
連絡先番号: 13962337668
連絡先：蘇州工業園区安志街沙湖科学園1号館205号室

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