デスクトップ3Dプリントチタン合金部品！デスクトップメタル、チタンと互換性のある新しいデスクトップ印刷プラットフォームを発表

はじめに：2021年8月5日、Antarctic Bearは、有名なデスクトップ3DプリンターメーカーであるDesktop Metalが、新世代のStudio System 2金属3Dプリントプラットフォームの発売を発表したことを知りました。さらに重要なのは、Ti64チタン合金材料が印刷可能な材料の範囲に含まれたことです。ご存知のとおり、デスクトップレベルの印刷は常にプラスチックや樹脂などの材料を対象としてきました。金属部品の印刷には、多くの場合、広い面積を占めるレーザー積層造形装置が必要です。金属部品のデスクトップレベルの印刷は非常にまれです。
Ti64 は最も広く使用されているチタン合金であり、高い引張強度、耐腐食性、生体適合性を備えていることから好まれています。この材料は、航空宇宙、防衛、自動車、石油・ガス、医療の各分野における高性能金属部品の製造に特に適しています。
報道によると、デスクトップメタルは来月からTi64金属部品の量産を開始し、押し出しベースの金属3Dプリント用材料を商品化する最初で唯一の企業となることを望んでいるという。
「チタンは粉末状態では非常に反応性が高く、焼結が難しいため、デスクトップメタル 3D プリントにとっては常に難しい素材でした」と、Desktop Metal の共同創設者兼 CTO である Jonah Myerberg 氏は述べています。「デスクトップ 3D プリントされたチタン (Ti64) 部品を初めて商品化できることを嬉しく思います。」
△ Desktop Metal の Studio System 2 で認定された Ti64。写真提供：Desktop Metal
次世代金属積層造形プラットフォーム「Studio System 2」
今年 2 月に発売された Desktop Metal の StudioSystem 2 金属積層製造プラットフォームは、高性能の金属部品を少量生産できるように設計されています。オフィスに適したこのシステムは、同社独自の組み込み金属堆積（BMD）技術を活用しており、生産チェーンは主にプリンターと炉で構成され、社内部品の生産を効率化します。
この技術は、金属 3D プリントで一般的に発生する、粉末やレーザーなどの製造上の問題を排除し、代わりに金属粉末とポリマーバインダーを含む結合された統合金属棒押し出しを使用します。 Studio System 2 は、優れた表面仕上げと高性能な機械的特性を備えた、さまざまな複雑な形状の部品を製造することができます。
StudioSystem 2 は、Ti64 との互換性に加えて、316L ステンレス鋼や、オリジナルの押し出しベースの StudioSystem でサポートされているすべての材料とも互換性があります。現在、このシステム用の他の材料の幅広いポートフォリオが開発中であり、新しいバージョンが今年後半に発売される予定です。
△ StudioSystem 2でTi64でプリントしたマシンブラケット。写真提供：DesktopMetal
Ti64 3Dプリント部品の主な用途<br /> Desktop Metal によれば、StudioSystem 2 で印刷された Ti64 金属部品は、降伏強度 730MPa、極限引張強度 845MPa、伸び 17% という優れた機械的特性を示します。実際、これらの特性は、Studio System 2 におけるチタン合金の主要用途である金属射出成形外科用インプラントの ASTM F2885-17 規格の要件を上回っています。
Desktop Metal 社は、従来のパウダーベッドフュージョン (PBF) マシンよりもアクセスしやすいプラットフォームとして Studio System 2 で Ti64 を使用して、いくつかのケースを完了しました。一例として、17-4HP ステンレス鋼の代わりに、ジャイロスコープ格子充填材を備えた Ti64 で機械サポートを設計および印刷することが挙げられます。 Studio System 2 で新しいデザインを 3D プリントすることで、必要な機能的強度と剛性を維持しながら、部品の重量を約 60 パーセント削減できました。
もう 1 つの成功した使用事例は、携帯用望遠鏡のレンズを固定するために使用される小型の望遠鏡フォーカスリングを 3D プリントすることでした。 Studio System 2 は、Ti64 で 24 時間以内に 6 つのリングを印刷することができました。これは、高価なツールやカスタム固定具への投資を必要とする少量のリングを生産する従来の製造方法よりもはるかに高速でコスト効率に優れています。
Studio System 2 では、Ti64 を使用してドローンカップリングを作成することで、ドローンフレームに必要な構造的完全性を維持しながら、大幅な軽量化を実現する方法も示しています。このシステムは、本格的な生産に移行する前に、ツールや機械加工を必要とせずに、1 週間あたり 15 ～ 25 個のドローンカップリングを生産することができます。
△ Studio System 2で3Dプリントしたチタン合金製のドローンカプラ、燃料噴射ノズル、望遠鏡フォーカスリング（左から右へ）。写真提供：Desktop Metal
航空宇宙向けの手頃な価格の軽量コンポーネント
Desktop Metal の StudioSystem 2 と Ti64 の組み合わせを使用して実証された最後の主要アプリケーションは、航空宇宙産業における安全で信頼性の高い動作に不可欠な燃料噴射ノズルです。 Ti64 は、軽量でありながら極端な温度と圧力に耐える必要があるノズルの製造に重要な材料です。この部品には、バーナーの性能を向上させることができる内部通路も備わっていますが、従来の製造プロセスでは作成不可能です。
Studio System 2 を使用すると、エンジニアは数日以内にさまざまなバージョンのノズル設計をテストし、24 時間以内に 4 つのバージョンのノズルを印刷できます。
「チタンを使った 3D プリントは、複雑で軽量な設計をサポートできる素材であるため、航空宇宙などの業界では非常に価値があります」と、衛星会社 Privateer Space の共同創設者である Steve Wozniak 氏は述べています。「StudioSystem 2 により、Privateer Space のチームは、衛星の設計と打ち上げに必要な経済性と軽量化を実現できるようになります。この技術は宇宙利用の革新における大きな前進であり、Desktop Metal の素材の進歩は、他のメーカーとのさらなるコラボレーションと、将来の世代のために宇宙を保護する素晴らしい機会を与えてくれます。」

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