金属3Dプリントサービスはキログラム単位で販売され、ステンレス鋼部品は1キログラムあたり300元という低価格になる。

南極熊の紹介：2021年4月、武漢易志科技の会長である蔡道勝氏は、南極熊に「将来、金属3Dプリント部品はキログラム単位で販売されるようになる！」という非常に示唆に富む記事を送りました。》。対照的に、現在の金属 3D プリントサービスは、一般的にグラム単位で課金されます。今後、キログラム単位での販売が可能になるのはなぜですか?
△武漢易志科技会長蔡道勝氏による金属3Dプリント部品の量産

金属3Dプリント技術学校の開発状況の比較

これまでの金属 3D 印刷技術の種類には、主に、粉末床成形に基づく金属粉末選択溶解技術、溶接原理に基づく直接エネルギー堆積技術、バインダー成形に基づく間接金属 3D 印刷技術、直接材料射出成形に基づくナノ金属粉末ジェット成形 (NPJ) などがあります。

粉末床成形（PBF）ベースの技術には、主にレーザー選択溶融（SLM）と電子ビーム選択溶融（EBM）が含まれ、これらは現在主流の3D印刷技術です。
溶接原理に基づく技術は、主に大型構造部品の成形、修理、特殊な性能要件の分野で使用されており、溶接分野として分類する方が適切です。
バインダー成形に基づく間接 3D 印刷技術には、主にバインダージェッティング (BJ) と熱溶解積層法 (FDM) が含まれますが、これらは近年開発されたばかりです。
ナノマテリアルダイレクトジェットフォーミング（NPJ）技術は、イスラエルのXjet社によって発明され、ここ数年非常に人気がありました。しかし、おそらく高価すぎるため、現在のところ商業化は非常に限られているようです。

△各種金属3Dプリント技術の比較分析

上記の比較から簡単にまとめると次のようになります。
SLM 技術は成形速度が遅く、価格が高く、サポート後の処理が面倒です。EBM は非常に高速ですが、精度が比較的低く、NPJ 技術は設備と材料の両面で高価です。そのため、これらの技術の応用が従来の製造業と競合することは難しく、従来の製造業では生産できない非常に複雑な部品の加工に使用されることがほとんどです。

FDM 原理に基づく金属 3D プリントは、材料と焼結後の点で金属射出成形 (MIM) とほぼ同じです。脱脂の制限により、小さな部品しか処理できません。個人的には、金属FDMは焼結炉や脱脂炉をMIM工程と共有できるため、MIMメーカーが別途購入する必要がないため、MIMメーカーは大規模加工前の校正や小ロット加工の補助工程としてこの技術を使用すべきだと考えています。金属FDM印刷技術は最近になってようやく商業化されましたが、今後すべてのMIMメーカーがこの設備を備えるようになると思います。しかし、この技術は速度と精度のバランスを取る必要があり、両方を実現することはできません。

△バインダージェッティング金属3Dプリント部品

バインダージェット金属3Dプリント技術は、高速かつ低コストという優れた特徴を備えており、一般的な加工工場で使用できる金属部品加工設備です。現在、初期段階にあり、国内外でマッチングアプリケーション段階にあります。

金属3Dプリント部品の価格

現在、金属3Dプリント部品のサービス市場では、ほとんどがSLM技術を採用しており、DED計算を使用しているものはわずかです。ステンレス部品のサービス価格は、一般的に2元/グラム以上です。これは、材料や設備自体が依然として非常に高価であり、部品は通常後熱処理が必要であり、サポートを除去するのが面倒であるためです。また、印刷速度が遅いため、処理された部品が設備を長時間占有し、コストが高くなる原因となります。

従来の金属部品加工に影響を与える要因は、主にプロセスの複雑さと時間の長さです。たとえば、CNC加工では、より複雑な部品には基本的に5軸加工が必要です。加工時間によって価格が決まり、材料消費が占める割合はわずかです。したがって、グラム単位で計算されることはありません。

バインダージェッティング技術により、金属3Dプリント部品をキログラム単位で販売することが可能に

最も有望なのはバインダージェッティング3Dプリント技術です。 2021年3月末、中国のバインダージェッティング金属3Dプリント技術のリーダーであるYizhi Technologyは、Antarctic Bearを通じて蓄積した経験と技術を公開し、より多くの人々が参加して協力できるようにしました。詳細については、Antarctic Bearのレポート「速報：バインダージェッティング金属3Dプリント技術がオープンソース化、中国はブレークスルーを待つ」をご覧ください。

バインダージェット3Dプリント技術は、アレイノズルを使用し、3次元CADモデルをスライスして得られた2次元グラフィックスに従って、金属粉末にバインダーを選択的に噴霧して固化および成形します。部品全体を複数の層を積み重ねて作成し、高温焼結を使用して高密度の金属部品を取得します。高速、低コスト、サポートが不要です。いくつかの利点があります:

マシンは比較的安価です（通常、同じサイズの SLM マシンの価格の 1/5）。
この材料は粒子サイズや形態に関して特に厳しい要件がないため、材料の価格は比較的安価です。
3D プリントは非常に高速で、各層の印刷時間は数秒と短く、成形シリンダー内の部品の固体部分の割合は印刷速度にほとんど影響を与えないため、複数の部品を組み合わせて印刷するのに適しています。

実際、金属 3D プリント部品はキログラム単位で販売できるようになりました。

△バインダージェット3Dプリント金属部品、キログラム単位で販売可能

キログラム単位での販売には 2 つの意味があります。1 つ目は、価格がすでに比較的安価であることを意味します。2 つ目は、材料の重量によって部品のコストが大きく決まり、部品の形状やプロセスの複雑さは価格に影響を与えないことを意味します。バインダーメタル 3D プリントは、上記の両方の点を実現できます。

△バインダージェット3Dプリント金属靴型、キログラム単位で販売可能

Yizhi Technology の場合、初期段階で製造サービスを提供しなかったのは、単にエネルギーが足りなかったからです。私たちは、アプリケーションのマッチングと材料の拡張に主なエネルギーを集中する必要があります。私たちは毎日多くの体系的な実験を行っており、印刷サービスはより詳細な管理を必要としています。サービスによって研究開発の進捗に影響を与えたくないため、初期段階では印刷サービスを提供していませんでした。 2021年に、熟考と議論を経て、適切な時期に事業を展開するための専用の部品製造サービスチームを設立します。ステンレス部品の初期価格は300元/kgで、後日申請すると100元/kgまで引き下げられます（南極熊注：この価格レベルは、光硬化型3Dプリントプロトタイプの現在の価格0.5元/グラムよりも低いです）。

新しい金属3Dプリント技術が製造業に与える影響

私たちは常に、バインダー金属 3D プリンターは、SLM レーザー選択溶融金属 3D 印刷技術ではなく、従来の製造方法 (CNC など) をベンチマークすべきだと信じてきました。 SLMは、速度とコストの面ではバインダー金属3Dプリント技術に匹敵するものではなく、金属加工製造業界全体の大部分を占めることができ、従来のCNC加工と競合できる技術です。 CNC 加工は、単純な部品の加工と精度の点で利点があり、バインダー金属 3D 印刷技術は、複雑な部品の加工が高速かつ安価であるという利点があります。

個人的には、従来の性能部品の今後の加工は、高精度で単純な形状の部品はCNCで加工し、複雑な形状の部品はバインダーメタル3Dプリントで加工し、特大サイズの部品はCNCと組み合わせた鋳造で加工するようになると考えています。この場合、3D プリント技術は製造業に活用され、個人工場が可能になります。

Yizhi Technologyが行っている主な業務は、材料を拡張し、さまざまな用途に適合させることです。私たちは、3D プリントは CNC 工作機械の新しい形であり、製造業の中核的な力として広く活用されるべきだと常に信じてきました。私たちの目標は、製造をもっと簡単にすることです。
文/蔡道生
南極熊のコメント

一般産業において、バインダージェット金属3Dプリント技術は強力な応用可能性を示しており、多くの海外メーカーがすでにそれを比較的成熟させ、徐々に応用し始めています。しかし、この分野に携わる国内企業やメーカーはあまりにも少ない。武漢易志科技は現在、数千万元の新たな資金調達を実施しています。ご興味がございましたら、南極熊までご連絡ください。

高エネルギー熱源を必要とするSLM/EBM/DEDなどの金属3Dプリント技術は、現在、航空宇宙、軍事、エネルギー、医療などのハイエンド製造分野での小ロットおよび大規模アプリケーション向けに産業化されています。特に、金属部品の性能要件が特に高く、デザインが複雑な分野で大きな活力を発揮し、一部の国では戦略的なハイエンド製造技術にもなっています。

Antarctic Bear は、さまざまな 3D プリント技術がすでに明確な用途を持ち、さまざまな業界で深く培われ、進化しており、将来的には繁栄する状況を示すだろうと観察しています。