3Dプリンティングポリマー材料の新しいブレークスルー

3D印刷に適したポリマーの種類は増え続けており、特定の3D印刷の製造プロセス用に開発された処方もますます出現しています。 多くのポリマー材料メーカー、3D印刷材料の専門サプライヤー、および機器メーカーが協力して、新しい材料の性能とプロセスを継続的に最適化しています。

強力なPEEKワイヤー



プラスチック材料は高強度の方向に発展しており、プラスチックの強度を高めることで、安価で軽量な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るため、プラスチック材料は3Dプリント製造で広く使用されています。 。



世界をリードする特殊化学品企業であるエボニックは、2021 TCT Asiaで、「現実と無限の可能性の実現」をテーマに、新たに開発した3D印刷材料ソリューションを展示し、業界での積層造形のアプリケーションを拡大します。



3Dプリントのポリエーテルエーテルケトンワイヤーは、工業レベルでの金属代替品として使用できます。エボニックが展示した新しいポリエーテルエーテルケトン（PEEK）ワイヤー材料INFINAMPEEK9359Fは、工業用グレードの3D印刷に使用できます。このナチュラルカラーのPEEKは、標準のPEEK素材FF / FDM3Dプリンターで直接使用できます。その高い機械的強度、耐加水分解性、および優れた難燃性により、航空宇宙、自動車、石油およびガス産業での軽量で高性能な3Dプリント部品の製造に特に適しています。

 

さらに、エボニックは、医療分野で使用できる新しい3D印刷PEEK生体材料も発売しました。 VESTAKEEP®CareM403DFという名前の医療用PEEKフィラメントは、最大30日間人体に接触する可能性があり、ヒューズ製造（FFF）や熱溶解積層法（FDM）などの一般的な押し出し3D印刷技術で処理できます。 VESTAKEEP®CareM403DFフィラメントの直径は1.75mm、重さは約500グラムです。青いリールにきちんと巻かれ、標準のPEEK素材のFFF / FDM3Dプリンターに直接使用できます。このフィラメントは、清潔な作業場で製造され、厳格な医療材料の品質管理規制に準拠しています。




 

高性能3D印刷のためのPEEKのもう1つの主要なプレーヤーはVictrexです。同社は、3D印刷に使用される既存のPEEK材料のほとんどが、機械加工や射出成形などの従来の製造プロセス用に設計されたグレードに基づいているのに対し、Victrex AM200ワイヤーはこの新しい製造技術のために特別に開発されたと指摘しました。

 

Victrexは、高性能3D印刷部品には、PAEKの優れた機械的特性が必要ですが、既存のPEEKおよびPEKK材料を使用すると、この目標が達成されないことが多いと紹介しました。たとえば、Victrexは、射出成形されたPEEKをヒューズアディティブマニュファクチャリングに再処理します。これは通常、層間接着が不十分なため、コンポーネントの強度が低下します。新しい材料は、この問題を解決することを目的としています。

 

  

ビクトレックスの新しいAMPAEKワイヤーを提供した最初の3D印刷機器サプライヤーは、中国のIntamsysです。 Yuanzhu Intelligenceは、PAEKタイプの高性能VictrexAM材料の使用を促進することを目的としたVictrexヒューズ処理ネットワークの一部でもあります。報告によると、Victrex AM 200ワイヤーは、Yuanzhuインテリジェントマニュファクチャリングによって製造された装置で印刷した場合に高いZ軸強度を示し、XY強度方向の80％に達することができ、既存のPAEK材料（FFF）よりも優れた熱ヒューズ成形を備えています。 。

 

「これまでのテスト結果では、Yuanzhu Intelligent 3D印刷装置で印刷した場合、Victrex AM200ワイヤーは他のPAEK材料よりも優れた層間接着性を示しています。」YuanzhuIntelligentChares Han（Han Chengchao）の創設者兼CEOは次のように述べています。 、結晶化速度が遅く、溶融温度が低く、ワイヤー溶融プロセスに応じて粘度がより適切に調整されます。たとえば、材料はノズルを出た後、成形キャビティ内を流れやすくなります。」

 

「露出した環境では、流量が多く（低せん断速度）、層間接着と印刷プロセスの安定性が促進されます。これらはすべて、層間接着を改善し、印刷を容易にし（収縮を減らし）、反りを軽減します）。これまでにYuanzhuスマート機器で実施したテスト結果からすると、他の同様のオプションよりもFDM3D印刷に適しています。」

 

Yuanzhu Smartは、スマートデュアルノズルFunmat Pro 410 3Dプリンターを含む、さまざまな3Dプリンターでテストを行ってきました。この工業用高温3Dプリンターは、最大サイズ305mm×305mm×406mmの部品を印刷でき、さまざまな複雑な構造に対応できます。適用材料には、PEEK、炭素繊維強化PEEK-CE、PEKK、PC、PC-ABSが含まれます。

  


プラスチック材料はまた、欠陥を回避し、複合材料および機能化の方向に発展し、特に複数の材料の複合材料を実現し、プラスチックに特定の機能を与えることができます。

 

アルケマは、連続繊維3D印刷技術（CF3D）の発明者であるContinuousCompositesとの協力を強化しています。この米国を拠点とする新興企業は、軽量構造を製造するための3次元複合材料製造技術の開発を促進し、ソフトウェアとハードウェア、材料、モーションプラットフォームを含む完全なソリューションを提供することを目的としています。現在、アルケマはSartomerビジネスラインを通じて、CF3Dプロセス向けの新世代ソリューションを開発しています。 2019年に共同開発契約を締結した後、両社は、このプロセス用のN3xtDimension光硬化性樹脂の開発においていくつかの重要なマイルストーンに到達したと述べました。

 

2021年5月、イタリアの会社Moi Compositesは3DプリントヨットMAMBOを発売し、ボート業界でのカスタマイズおよび自動化された生産のための連続ファイバー3Dプリント技術（CFM）の可能性を示しました。報告によると、船の船体と甲板は、オーウェンスコーニングから提供された一方向（UD）連続ガラス繊維とビニルエステル樹脂で印刷されています。

 

材料に関しては、オーウェンスコーニングのベルテロは、このプロジェクトが複合材料の新しいプロセスアプリケーションにおけるガラス繊維の事例になることを望んでいます。彼女は次のように述べています。「この技術は、熱硬化性複合材料の利点と積層造形の可能性を組み合わせており、金型なしで完全に自由な形状を実現し、小さなバッチやカスタマイズされた部品を製造できます。Moiとの協力はOwensです。新興企業はまた、ガラス繊維技術を適用して顧客にソリューションを提供する当社の能力を実証しています。」

 




ポリマー3D印刷の専門家であるPolymakerとCovestroは、新しく発売された3D印刷材料シリーズで、リサイクル可能な成分を含む粒子やワイヤーフォームなど、持続可能な開発に焦点を当てています。新製品のひとつに、ペットボトルをリサイクルした新素材「PC-r」があります。この材料は、コベストロが開発した再生ポリカーボネート（PC）をベースにしており、このプラスチック廃棄物を原材料と混合することにより、3D印刷可能材料は、自動車または電子産業でより持続可能な部品生産を実現する可能性があります。

 

コベストロは、2015年に法的に独立した会社として設立されて以来、エラストマー、フォーム、フィルム、複合材料の幅広いポートフォリオを持っています。同社の3D印刷製品（Addigy、Somos、Arnite、Makrolonの素材を含む）に関しては、サーキュラーエコノミーの原則の開発を促進するために、より持続可能な方法でそれらを調達することをますます求めています。

 

PolymakerとCovestroの最新のフィラメントは、中国の水供給業者である農夫山泉によってリサイクルされた19リットルのボトルをベースにしています。これらのコンテナは、主に純粋なPCで構成される一箇所から購入され、中国全土に多数存在するため、最小限の分類で迅速かつコスト効率よく再利用できるため、リサイクルは経済的かつ環境的に実現可能です。

 

最終的な性能に関して、両社は、新素材が「優れた熱安定性と強度」を備えていると述べました。これは、一定のチャンバー温度を維持することが、印刷製品を成功させるために不可欠であることを意味します。そのため、フィラメント開発の過程で、両社はINTAMSYSと協力して、複数の試験生産を通じてPC-rの作業性を検証しました。

 

テスト中、PolymakerとCovestroは、INTAMSYSのFUNMAT PRO 410 3Dプリンターを使用することができました。このプリンターは、90°Cに加熱できるチャンバーを備えており、反りのない複雑な部品を製造できます。試験結果は、PC-rの引張強度、曲げ強度、ヤング率、曲げ弾性率が高く、すべての分野で通常のPCよりも優れていることを示しています。




Polymakerの3Dプリンティングペレット製品ラインであるPolyCoreシリーズも多くの専門家の注目を集めました。近年、米国オークグローブ国立研究所が推進する超大型3Dプリント技術が急速に発展しています。大規模な部品の製造は、コスト、効率、技術の面で優れた利点があり、アプリケーション側で幅広い展望があります。



 

超大型3D印刷技術には、次の3つの主な特徴があります。スクリューベースの押し出しシステムの使用、材料の形状は粒子、印刷のサイズは一般に1立方メートル以上です。その高効率は主に印刷速度に反映されます。スクリュー押出システムを使用すると、印刷速度は一般に10〜250kg / hで、一般的なワイヤー3D印刷の100倍または1000倍以上になります。そのコスト優位性は、材料価格の低さ、エネルギー消費量の低さ、省力化などの要素に包括的に反映されています。

 

PolyCoreは、超大型溶融押出3D印刷用に特別に開発された新しいポリマー材料シリーズです。このシリーズの3D印刷ペレット製品の開発では、印刷性、機能性、および適用性が考慮されています。

 

バイオプラスチックメーカーのNatureworksは、長い間3D印刷の分野に携わってきました。最新の製品、Ingeo 3D700は、大規模な3D印刷システム用に特別に準備されたアモルファス材料です。同社によれば、ABSなどの材料を使用すると、ポリマーの堆積速度が速すぎて製品の反りが大きくなり、ポリオレフィン材料や汎用PLAグレードの処理に使用すると、ひどい収縮が発生しやすくなります。

 

NatureWorksの事業開発責任者であるDanSawyer氏は、次のように述べています。「産業用大規模積層造形市場の大幅な成長に伴い、新しいIngeoバイオポリマーグレードの材料を開発する機会があります。サイズ印刷による時間と材料の損失失敗。」

 

押出機と大型プリンターコンポーネントのメーカーであるDyzeDesignが実施した実験では、Ingeo

3D700は、Ingeo 30850（既存のNatureworks 3D印刷グレードの材料）よりも収縮が小さく、スループットが高くなっています。 「私たちのテストでは、Ingeo 3D850で印刷された大型部品の収縮率は1.25％であることが示されました。対照的に、Ingeo 3D700で印刷された同じ部品では、収縮が25％減少しました」とDyzeのCTOであるPhilippeCarrierは述べています。 3D700はスループットが高く、部品に収縮や反りが見られることなく、190°Cの低温で部品を正常に印刷できます。 「」

 

Natureworksは、「米国、アジア、ヨーロッパの市場では、直接印刷用のIngeo3D700樹脂粒子またはFFF処理用のワイヤーが利用可能です」と述べています。





BASFは、積層造形業界が新たな発展段階に突入し、産業グレードのプロフェッショナルアプリケーションに向けて発展すると考えています。 BASF Forward AMは、革新的な積層造形に引き続き専念し、バリューチェーン全体をカバーするエンドツーエンドの材料およびサービスソリューションを提供します。

 

BASF Forward AMは、主に11種類のUltrasint®粉末床溶融粉末、9種類のUltracur3D®光硬化樹脂、15種類のUltrafuse®プラスチックワイヤー、2種類のUltrafuse®金属ワイヤーを含む40種類近くの積層造形材料を展示しました。 。

さらに興味深いのは、TCT Asiaで、BASF Forward AMが、3D印刷アジア太平洋市場の急速な成長を共同で促進するために、多くの主要な添加剤メーカーとの協力を発表したことです。

 

BASF Forward AMは、高精度3Dデジタル化および積層造形技術のサプライヤーであるShining3Dとのグローバルなコラボレーションを発表し、Shining3Dが新たに発売したAccuFab-L4K産業用3Dプリンターに高性能Ultracur3D®光硬化性樹脂を提供します。

 

Forward AMはまた、上海に本社を置く世界的な3D印刷機器メーカーであるUnionTechとの協力を発表しました。両社は、Ultracur3D®エンジニアリンググレードの光硬化樹脂とUnionTechのデジタル光処理（DLP）プリンターシリーズを共同で推進します。

 

早ければ2018年、ForwardAMと大手DLP光硬化3D印刷システムソリューションプロバイダーであるXunshiTechnologyは、XunshiTechnologyのDLP3Dプリンターで光硬化機能材料を共同開発し、積層造形の開発を加速するパートナーシップを発表しました。



エボニックの新しい感光性樹脂製品ラインも、一連の高性能材料を発売しました。その中でも、INFINAMTI3100Lは、非常に高い強度と優れた耐衝撃性を備えた3Dプリント部品の製造に使用できます。この材料は、強い衝撃やスタンピングなどの永続的な機械的影響に耐えることができ、業界、自動車部品、消費財業界のさまざまな特定のアプリケーションに適しています。設計の自由度のニーズを満たすだけでなく、高い要件にも対応できます。商品の使用レベル機械的負荷条件INFINAMST6100Lは、高強度感光性樹脂材料の需要のギャップを埋めることが期待されています。この材料は、高温耐性と機械的強度を必要とする用途に非常に適しています。

さらに、エボニックはベンチャーキャピタル部門を通じて中国企業のユニオンテックの少数株式を取得しました。上海を拠点とする同社は、光硬化（SLS）3D印刷の分野で活躍しています。 SLSプロセスでは、部品が光硬化性液体樹脂浴から「引き出され」、フォトポリマーがレーザーまたはディスプレイ光源を使用して層ごとに硬化され、3次元製品が形成されます。

 

エボニックは、新製品の発売とルエンタイテクノロジーとの協力により、高性能感光性樹脂材料の信頼性の高い開発と製造能力を強化し、光硬化技術の分野での事業活動をさらに拡大していきます。現在、エボニックとルエンタイテクノロジーの協力は、製品の研究開発、技術革新から商業協力に至るまで深まり、安定した健全で深い協力関係を築いています。 TCTアジア展示会で、エボニックとルエンタイテクノロジーは2021年の戦略的協力協定に署名しました。

 

Arkemaは、衛星および航空宇宙、スポーツ機器、歯科および医療機器、石油およびガス輸送、自動車部品の分野における極端なアプリケーションのパイオニアとして、3D印刷セクターの顧客と緊密な協力関係を維持してきました。さらに、Arkemaは、3D印刷の普及を加速するために、HP、EOS、Prodwaysなどのバリューチェーンの戦略的パートナーとの共同イノベーションを通じて、より幅広い業界やアプリケーションに3D印刷を促進することにも取り組んでいます。

 

Arkemaは最近、UV硬化性SLAに適した液体樹脂製品もリリースしました。N3XTDIMENSION®エンジニアリング樹脂シリーズには、耐衝撃性樹脂、プロトタイピング樹脂、耐熱性樹脂などが含まれ、添加剤メーカーが高性能を達成し、採用を促進するのに役立ちます。新しい産業用アプリケーションでの3Dプリント。 N3XTDIMENSION®カスタム液体樹脂システムには、独自のモノマー、オリゴマー、カスタム樹脂オプションが含まれ、光開始剤システムの独自のツールボックスを備えており、優れた設計の自由度とカスタム特性を実現します。





 

総括する

 

3D印刷ポリマー材料は、3D印刷消耗品の中で最も消費量が多く、最も広く使用されており、最も成形方法が多い材料の1つです。従来の成形プロセスとは異なり、3D印刷では、ポリマー材料の性能と適用性に対してより高い要件が課せられます。今号では、PEEKフィラメント、複合材料、リサイクル材料、感光性樹脂、超大型3D印刷用に特別に開発された新しいポリマー材料の開発と応用を紹介しました。3D印刷消耗品サプライヤーと3D印刷機器サプライヤーがわかります。私たちは常に協力して、業界全体の発展を促進するために、より多くの新しい材料を導入しています。

お気に入りかも