3Dプリント技術の核心とは？金属印刷産業チェーンの徹底分析

出典: インテリジェント製造ネットワーク

現在、世界中の金属 3D プリント技術は、主に直接金属 3D プリントと間接金属 3D プリントの 2 つの陣営に分かれています。このうち、直接金属3Dプリントは金属材料を直接金属部品に印刷するもので、間接金属3Dプリントは金属材料を接着剤などを介して形状に印刷し、その後接着剤を除去して最終的に金属部品を得るものです。さまざまな技術的特性に基づいて、金属 3D プリント技術は、金融、輸送、文化、エンターテイメントなどのシナリオでより幅広い応用分野を見つけるでしょう。

調査レポートによると、2019年の世界の3Dプリント金属市場は7億7,400万米ドルと推定されています。調査会社は、市場規模は2019年から2024年にかけて32.5%のCAGRで成長し、2024年までに31億ドルを超えると予測している。このような広大な市場空間は、多額の資本を引き付けています。 3D プリンティング業界チェーン全体において、技術革新の役割はますます重要になっています。次に、いくつかの主要な金属 3D プリント技術を見てみましょう。

カテゴリー 1: 粉末ベッドフュージョンテクノロジー金属粉末ベッドフュージョンは、熱源を使用して固体の金属粉末粒子を 1 層ずつ融合させる 3D 印刷プロセスです。ほとんどの粉末床溶融結合技術では、物体の構築時に粉末が追加され、最終コンポーネントが金属粉末でカプセル化されるメカニズムが使用されています。この技術の利点は、堅固な機能部品を成形し、複雑な幾何学的モデルの製造を完了できることです。欠点は、サイズが小さく、鋳造が遅いことです。

カテゴリー 2: マテリアルジェッティングプロセスマテリアルジェッティングは、材料の液滴を硬化プレート上に選択的に堆積させて硬化させる 3D 印刷プロセスです。光の下で硬化するフォトポリマーまたはワックス液滴を使用して、オブジェクトを一度に 1 層ずつ構築できます。材料噴射プロセスの性質上、同じオブジェクトに異なる材料を印刷することが可能です。この技術の応用例の 1 つは、製造するモデルとは異なる材料でサポート構造を作ることです。これは、射出成形パターンや医療モデルなどでよく使用されます。

3番目のカテゴリ：直接エネルギー堆積直接エネルギー堆積（DED）技術では、レーザーが堆積領域に溶融池を生成し、高速で移動します。材料はフィラメントまたは粉末の形で高温溶融ゾーンに直接送られ、溶融後に層ごとに堆積されます。これは、レーザー直接エネルギー堆積積層製造技術と呼ばれます。直接エネルギー堆積技術には、レーザー、電子ビーム、プラズマなどのさまざまな熱源が含まれます。

カテゴリー 4: バインダージェッティングバインダージェッティング 3D 印刷技術は、速度が速く、産業グレードの効率性があり、設備コストが低く、追加のサポートが不要という特徴があります。バインダージェッティング 3D プリント技術の原理は、材料のジェッティングと焼結プロセスを組み合わせて高密度の金属部品を製造することです。現在バインダージェッティング 3D プリント技術を開発している代表的な企業としては、GE、HP、Digital Metal、voxeljet、Desktop Metal などがあります。

カテゴリー5: 選択的レーザー焼結技術 SLS
選択的レーザー焼結法 (SLS) は、今日最も広く使用されている積層造形プロセスの 1 つです。選択的レーザー焼結法 (SLS) は、レーザーを使用して粉末材料を加熱し、ミクロンサイズの粒子が融合して固体を形成するプロセスです。これまで、SLS テクノロジーは一度に 1 つの材料を印刷することに限られていました。この技術はナイロンを焼結できるため、ナイロン自体の優れた耐熱性、高強度、軽比重、高靭性などの特性に基づいて、機能部品の印刷に特に適しています。

カテゴリー6: 直接金属レーザー焼結技術 DMLS
DMLS は一般的に、3D モデルデータによって制御される高エネルギーレーザービームを使用して、金属マトリックスを局所的に溶かし、粉末金属材料を焼結して固化し、自動的に層ごとに積み重ねて、高密度の形状を持つ固体部品を生成します。この部品製造プロセスは直接金属レーザー焼結と呼ばれます。一般的に、DMLS は金属粉末成形プロセスであり、同軸粉末供給とローラー粉末供給の 2 つのカテゴリに分けられます。 SLM テクノロジーは、金属部品の製造における選択的レーザー焼結 (SLS) テクノロジーの複雑なプロセスを効果的に克服します。

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