Cincinnati Inc.がBAAM技術でリサイクル複合材を用いた大型3Dプリントを実証

Cincinnati Inc.（CI、米国オハイオ州ハリソン）は、Big Area Additive Manufacturing（BAAM）マシンを使用して、リサイクル材料が3Dプリントに使用可能であることを実証し、同社によればこれまでで最大級の単一体多材料オブジェクトを製造しました。この実証は、大規模多材料プリントがリサイクル複合材で効果的かつ経済的に実行可能であることを証明しました。

大規模多材料プリントは、BAAMへの改修とデュアルフィードシステム対応の新しい押出機設計の導入により達成されました。

過去数年間、CIは米国エネルギー省（DOE）のOak Ridge National Laboratory（ORNL、テネシー州ノックスビル）と協力し、BAAMの継続的改良・開発を行ってきました。初期研究は、通常短繊維強化ポリマーを用いた単一材料システムの大規模プリントに焦点を当てていました。

「この研究の目的は、リサイクル材料を含む10フィート超の多材料複合工具を、手動介入なしで移行部を含めてプリントすることを実証することでした」とCIの積層造形製品マネージャーAlex Riestenberg氏は述べています。

この実証で選ばれた部品は、ニューヨーク市の高層開発向け商業窓パネル製造に使用されるプレキャストコンクリート工具の単一ファセットでした。金型重量は約400ポンド、長さ10フィート10インチ。プリント時間は約7時間でした。

「構造内に複数材料を使用することで、新たな力学的応答と多機能性が実現可能であることが研究で示されています。例えば、調整された機械的特性を持つ軽量構造、部品内の柔軟・剛性セグメント、衝撃耐性構造などです」とORNL材料科学者Vidya Kishore氏は述べています。

ビルドに使用された2材料は、100%リサイクルCF/ABSブレンドと標準CF/ABSおよびABSシンタクティックフォームのブレンドでした。

リサイクル材料使用の生態学的メリットに加え、Cincinnati Inc.は多材料押出しの利点として、スマート構造のための導電回路プリント、軽量コア構造、工具コスト削減、サポート材除去の容易さ、特定領域の局所的強化、コンポーネントの異なる機能での異材料使用、部品色変更などを挙げています。

上記目標達成の鍵は、ORNLと共同開発されたBAAM多材料システムでした。大型デュアル材料熱可塑性押出しシステムにより、単一押出機で単一ビルド内に複数の異なる材料を使用したプリントが可能になったと報告されています。

「押出機への材料供給源は、プリント中の特定タイミングで2つの材料ポートを押出機の投入口上でスライドさせることで切り替えられます」とRiestenberg氏。「システムには機械フレーム外部に材料ブレンダーも含まれ、特定量の異なる材料とフィラーをその場でブレンドし、カスタム材料グレードを生成できます。」

Riestenberg氏は、材料供給切替機構と材料ブレンダーの組み合わせにより、単一ビルド内で2種類ではなく、複数種類の材料と材料組み合わせでプリント可能になると説明しています。

「多材料システムアップグレード済みBAAMは現在この機能を持つ唯一のマシンであり、競合他社との差別化要因です」とRiestenberg氏。「DOEの先進製造局とORNLの科学的研究支援により、この製造マイルストーンを達成できました。」