3Dプリントの2つのコア材料：エンジニアリングプラスチックとセラミック材料

出典: インテリジェント製造ネットワーク

3D プリンティングは最先端の科学研究の成果を具体化し、製品製造の新しい方法を提供します。全体的に見ると、3Dプリントは、等材料、減法材料から加法材料への製造方法の転換を実現し、伝統的な製造のプロセスフロー、生産ライン、工場モデル、産業チェーンの組み合わせを変えており、製造分野における非常に代表的な技術であると考えられています。 3Dプリント業界のレイアウトは、各国間で合意されています。

昨年12月、工業情報化部は「重点新材料第1回バッチ応用実証ガイドライン（2019年版）」を発行し、ポリ乳酸、SLA 3Dプリント材料用脂環式エポキシ樹脂、3Dプリント用合金粉末、3Dプリント用シリコーン材料、高速クラッディング用合金粉末材料の6つの3Dプリント関連の重点新材料を発表しました。
関連政策の導入も、3Dプリント材料の重要性をある程度反映しています。 3D プリント材料は、3D プリント業界の進歩の重要な基盤であり、3D プリント技術革新の中核要素です。 3Dプリントのコア材料の観点から見ると、エンジニアリングプラスチック、セラミック材料、感光性樹脂、細胞生物学的材料など、非金属材料が主に使用されます。

ご存知のとおり、プラスチック材料は高強度化に向けて発展してきました。プラスチックの強度を高めることで、さまざまな複雑な部品の金属を直接置き換えることができます。プラスチックは安価で軽量であるため、3Dプリント製造で広く使用されています。さらに、プラスチック材料は欠陥を回避し、複合化と機能化の方向に発展し、特に多材料複合材を実現することで、プラスチックに特定の機能を付与することもできます。エンジニアリングプラスチックは、現在広く使用されている 3D プリント材料の一種です。一般的なものには、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体 (ABS)、ポリアミド (PA)、ポリフェニレンサルフォン (PPSF)、ポリカーボネート (PC)、ポリエーテルエーテルケトン (PEEK) などがあります。
セラミック材料は SLS 印刷技術でよく使用され、耐熱性、硬度、強度、化学的安定性に優れているという特徴があります。伝統的なセラミック材料は主に粘土、セメント、ケイ酸塩ガラスなどを含み、その原料は主に天然鉱物原料であり、広く流通しており、価格も安いです。研磨剤、日用セラミック、衛生セラミック、耐火材料、建築材料などの製造に適しています。ニューセラミックス材料は、高純度の原料から作られ、化学比率や組織構造を人工的に制御できる高性能セラミックスです。
応用分野の観点から見ると、医療業界で 3D プリントに使用される材料は、従来の材料に比べて大幅にアップグレードされています。TPU とナイロンはどちらも、FDA によってクラス I から VI の医療機器として評価されています。 PA12粉末は、静電気が少なく、流動性が高く、吸水性が低く、融点が適度で、製品の寸法精度が高いなどの優れた特性があり、靭性と耐疲労性も高く、より高い機械的特性を持つワークピースのニーズを満たすことができるため、ナイロン12は近年徐々にエンジニアリングプラスチック3Dプリントの理想的な材料になってきました。

3D プリンティングは代表的な新しい製造プロセスとして、自動車メーカーから広く注目を集めており、その利点は切り離せないものです。 3D プリンティングによる材料廃棄物の削減と、統合製造による軽量化効果の大幅な向上は、どちらも他の技術では得られません。一部のアナリストは、今後5年間で自動車製造において複合材料や軽量合金が広範に使用されることに加え、新素材の統合製造プロセスによって車体部品の数が大幅に削減され、車体設計方法も大きな変化を遂げるだろうと考えている。
CCIDコンサルティングが発表した関連データによると、2019年、世界の3Dプリント産業の規模は119億5,600万米ドルに達し、成長率は29.9％、前年比4.5％増加した。 2019年の中国の3Dプリント産業の規模は157.5億元で、前年比31.1％増加した。これは、3Dプリンティング業界が加速的な発展段階にあり、業界規模の成長が今後もプラスの傾向を維持する可能性が高いことを示しています。

将来を見据えると、社会経済の急速な発展と人々の生活水準のさらなる向上に伴い、消費者はよりパーソナライズされカスタマイズされた流行の製品を追求するようになるだろう。 3Dプリンティングをロボット、モノのインターネット、人工知能などの技術と統合して応用することで、製造生産ラインの柔軟性が向上し、カスタマイズされた製品を低コストで生産できるようになり、製品製造プロセスの向上と革新が実現します。

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