過去12か月で出現した10のエキサイティングな3D印刷技術

3D印刷業界は驚異的な速度で発展しています。過去12か月間、多くの企業が新しいテクノロジーを発表し、新しいマシンを発売しました。これは、業界のエキサイティングな未来を示しています。

最新の3D印刷についていくために、最近発表された最もエキサイティングなテクノロジーの10のリストを以下に示します。

金属3D印刷

1。 AuroraLabsのマルチレベル同時印刷

1日あたり1トンの金属の速度で金属部品を3D印刷するという見通しは真実ではないように聞こえるかもしれませんが、オーストラリアの金属3DプリンターメーカーであるAurora Labsは、まさにそれを達成する準備ができているようです。

2014年以来、Aurora Labsは、はるかに高速な金属3D印刷を可能にする、新しい金属3D印刷技術を開発してきました。 formnext 2018で最初に発表されたマルチレベル同時印刷（MCP™）は、おなじみの粉末床融合技術に基づいていますが、ひねりが加えられています。

一度に1つのレイヤーを印刷する従来のパウダーベッドテクノロジーとは異なり、MCPは1回のパスで複数のレイヤーを同時に印刷します。 formnext 2018で、同社は一度に約30層を印刷でき、今後12か月でこれを100層に増やすことを目標としていると述べました。

どのように機能しますか？

MCPテクノロジーには、グリッドのようなリコーターメカニズムと複数のレーザービームという2つの重要な要素があります。印刷が始まると、複数のホッパーを備えたリコーター機構がプリントベッド上をスライドし、各ホッパーが1回のパスで異なる粉末層を堆積します。

1つの層が堆積されると、レーザー、リコーターの特別な隙間から粉末に到達します。その同じパスの間に、後続の層がレーザーによって連続的に堆積および融合されます。

基本的に、これは1回のパスで複数のレイヤーを印刷できることを意味し、印刷時間を大幅に短縮します。

今年2月、同社は113の印刷速度を達成したと報告しました。 1日あたりのキログラム。マイルストーンを説明するために、Aurora Labs3Dは高さ10mmの一連のチタン六角形パーツを印刷しました。これにはわずか20分しかかかりませんでした。

現在、Aurora Labsは、年末にラピッド製造システムを商業的に立ち上げる準備をしています。それまでに1日あたり1トンの金属を印刷できるようになるでしょうか。時間だけが教えてくれます。

2。 MELDManufacturingのMELDテクノロジー

MELD Manufacturing Corporationは、金属を溶かさずに3Dプリントする新しい方法を開発しました。

10年以上にわたって開発されてきたこの技術は、昨年、MELDの大規模な導入により初めて発表されました。 B8マシン。

どのように機能しますか？

MELDと他の金属AM技術の最大の違いは、それがソリッドステートプロセスであるということです。 MELDでは、金属粉末またはワイヤーが中空の回転ツールを通過し、そこで圧力と摩擦によって金属が変形し、その下の材料に攪拌されます。

このプロセスには多くの独自の利点があります。まず、MELDテクノロジーは、完全に緻密な部品を作成します。つまり、その後の熱処理は必要ありません。

次に、このプロセスは、部品の製造だけでなく、既存のコンポーネントの修理やコーティング、またはカスタム金属合金の作成にも使用できます。 MELDManufacturingのCEOであるNanciHardwickは、次のように指摘しています。

「私たちは、非常に大きな部品をスケーリング、構築、または修理できる唯一のテクノロジーです。もう1つの独自の機能は、既存の部品を機械に配置して、非常に軽量な材料に耐摩耗性コーティングを施す場合でも、摩耗した表面を修復するために材料を追加する場合でも、材料を追加できることです。 」

MELDの3Dプリンターはエンクロージャーを必要とせず、プロセスはオープンな環境で行われます。これは、より大きなパーツを作成するための多くの自由があることを意味します。

ただし、このテクノロジーにはいくつかの制限があります。 1つは、オーバーハングの印刷の課題です。この技術には多額の投資も必要であり、B8マシンのコストは800,000ドルです。しかし、投資を約束する前に、顧客はMELDManufacturingが提供している印刷サービスを通じてこのテクノロジーを試すことができます。

3。 VELO ^3D のインテリジェントフュージョン

再現性の欠如とサポート構造の印刷の必要性は、金属3D印刷の最大の課題の2つです。カリフォルニアを拠点とするVELO ^3D インテリジェントフュージョンテクノロジーでこれらの課題を解決することを目指しています。

VELO ^3D 2014年に設立された同社は、昨年秋にレーザーベースのサファイア3Dプリンターを発表したときに初めてレーダーに登場しました。 IntelligentFusion™は、3DプリンターとVELO ^3D の両方のバックボーンを形成します の印刷準備ソフトウェア、Flow™。簡単に言えば、IntelligentFusion™はハードウェア、ソフトウェア、およびプロセス間の緊密な統合を可能にします。

どのように機能しますか？

システムとソフトウェアは、いくつかの非常に興味深い機能を備えた緊密に統合されたプロセスを実現するために共同開発されました。

Sapphire 3Dプリンターは、粉末床融合プロセスに基づいています。このプロセスでは、レーザービームが金属粉末を層ごとに溶融および融合して、部品を形成します。このシステムにはセンサーが豊富に装備されており、閉ループの溶融池制御が可能になり、部品の一貫性が向上します。

ソフトウェア側では、VELO ^3D は、STLファイルの代わりにCADファイルを使用するFlowソフトウェアを開発しました。この決定には2つの意味があります。まず、STL形式はCADモデルの表面を三角形で近似するため、最初からCADを使用すると精度が高くなります。

次に、STLファイルのサイズが非常に大きくなる可能性があり、ファイルの処理が煩雑になります。したがって、初期ファイル形式としてCADに切り替えると、印刷準備ワークフローがより簡単かつ迅速になります。

さらに、Flowソフトウェアは非常にプロセスを意識するように開発されました。これは、たとえば、印刷を開始する前にシミュレーションを実行し、障害が発生する前に予測して防止できることを意味します。

これをSapphireの閉ループ制御機能と組み合わせると、非常にインテリジェントなプロセスが得られ、非常に信頼性が高くなります。

Intelligent Fusionは、サポート構造の量を3〜5倍削減しながら、最大90％の最初の印刷成功率を達成できると言われています。

VELO3Dの継続テクノロジーを改善し、新しい顧客を獲得するために、VELO ^3D の独自の機能に焦点を当てたケーススタディが増えることを楽しみにしています。 のインテリジェントフュージョン。

4。 HPのメタルジェット

2D印刷の世界では、HPのプリンターは高精度と高速の代名詞です。 2016年、同社は3D印刷への移行を公表し、ポリマー3DプリンターであるMulti JetFusionを発売しました。

3D印刷のポリマー面での地位を確立したHPは、昨年、Metal Jet3Dプリンターを発表して金属分野に参入しました。このシステムは、他の製造方法と競合するように開発されました。

それを可能にする技術はバインダージェッティングです。

どのように機能しますか？

バインダージェッティングでは、粉末金属の薄層がプリントベッドに堆積されます。プリントヘッドのラインがプリントベッドの上を移動し、固体金属が必要な場所にバインダー（基本的には接着剤）の小さな滴を噴射します。 1つの層が完成すると、新しい粉末の層が置かれ、続いてバインダーがもう1回通過します。

印刷後、最終部品は「グリーン」状態のままであり、バインダーを焼き尽くして高密度部品を作成するために加熱操作（焼結と呼ばれる）を行う必要があります。

このプロセスにはいくつかの利点があります。まず、高速です。 HPは、既存のシステムと比較して2倍の数のプリントヘッドを備えており、Metal Jetプリンターは、現在市場に出回っている同等のバインダーおよびレーザー焼結機よりも最大50倍生産性が高いと主張しています。

第二に、このプロセスではバインダーの使用量が少なくなり、焼結プロセスがより速く、より安価になります。

「金属射出成形では、通常、燃え尽きる必要のあるバインダーが10重量％を超えます。私たちの場合、1％未満であり、桁違いに少ないため、より速く、より低コストで、はるかに簡単に焼結できます」と、HPの金属部門のグローバル責任者であるTimWeberはAMFGとのインタビューで述べています。 。

興味深いことに、Metal Jetは、DesktopMetalのプロダクションシステムの背後にあるテクノロジーと価値提案にいくぶん似ています。両方のバインダー噴射ベースのマシンは、より高い速度と拡張性を可能にすることにより、従来の製造を混乱させるように見えます。たとえば、Desktop Metalは、そのシステムが他のバインダー噴射機よりも4倍以上高速であると主張しています。

DesktopMetalのProductionSystemは今年初めにリリースされましたが、HPのテクノロジーは2020年のリリースが予定されており、現在HP Metal Jet ProductionServiceを通じてのみ利用可能です。

Metal Jetがリリースされたら、2つのシステムがシリアルAM生産に向けてどのように比較されるかを見るのはワクワクします。

ポリマー3D印刷

5。 EOSのLaserProFusion

LaserProFusionは、おそらく最も期待されているポリマー3D印刷技術の1つです。 Formnext 2018で初公開されたLaserProFusionは、EOSの今後のポリマー3D印刷システムであり、100万個のダイオードレーザーが含まれているため、ポリマー3Dの生産が10倍速くなることを約束します。

EOSには長年の歴史があります。ポリマー3D印刷、特に選択的レーザー焼結（SLS）を使用。 SLSでは、粉末の層（通常はナイロン）がプリントベッド上に置かれ、レーザーが部品の断面の輪郭を描き、粉末粒子を融合させます。

現在のSLSマシンは1つまたは数個のCO₂レーザーを使用していますが、LaserProFusionテクノロジーは最大100万個のダイオードレーザーを使用できます。これにより、システムは高解像度だけでなく、はるかに高速な印刷速度で部品を作成できるようになり、射出成形に匹敵する可能性があります。

しかし、8年前から開発されていると言われているこの技術は、2021年までにリリースされる予定です。LaserProFusionがそれを見つけたときにどのような影響を与えるかを見るのはワクワクします。市場に。

6。 Farsoonのフライトテクノロジー

SLSテクノロジーに革命を起こすことを目指しているもう1つの会社は、Farsoonです。 SLSをさらに高速かつ正確にするために、Farsoonは新しいフライトテクノロジーでファイバーレーザーのパワーを活用しています。

どのように機能しますか？

SLSでは、粉末の層がビルドプラットフォーム上に広げられ、次にレーザーが部品の1つの層の輪郭をトレースし、粉末を一緒に焼結します。

このプロセスを改善するために、中国の3Dプリンターメーカーは新しいスキャンシステムを開発し、重要なことに、標準のCO₂レーザーをファイバーレーザーに置き換えました。

ファイバーレーザーこのシステムは、粉末床により多くの電力を供給し、材料へのエネルギー分配を改善することができます。これは、ファイバーレーザービームによりレーザースポットサイズを小さくできるためです。これは、より高い出力密度に変換され、粉末をより短い時間で焼結することを可能にします。

これらの利点を組み合わせると、スキャン速度は20 m / sを超えます。これは、同等のテクノロジーの約4倍です。さらに、レーザーからの追加パワーにより、特徴の詳細を0.3mmまで可能な限り小さくすることができます。

大量生産のための3D印刷の採用を促進するために設計された、FlightTechnologyは確かにこの方向への一歩です。

7。 Essentiumの高速押し出し

米国を拠点とする3DプリンターメーカーのEssentiumは、最速の押し出し3Dプリンターを開発したと主張しています。

どのように機能しますか？

Formnext 2018で最初に発表されたEssentiumの高速押出（HSE）プラットフォームは、溶融フィラメント製造（FFF）テクノロジーに基づいています。 FFFでは、熱可塑性フィラメントが溶けてノズルに押し込まれ、部品が層ごとに印刷されます。特に大きなオブジェクトの場合、印刷時間が長く、FFFの重要な制限の1つです。

この課題を克服するために、EssentiumのHSEには、潜在的に1つになる可能性のある多くの設計機能が組み込まれています。利用可能な最速。

たとえば、HSEはすべてのリニアモーターを使用します。つまり、プリントヘッドははるかに高速（1 m /秒）でより高い精度で移動できます。伝えられるところによると、モーションシステムは最大30ミクロンのポジショニングまで正確であり、このような速度では非常に優れています。モーションシステムの速度に合わせるために、Essentiumにはステッパーの代わりに強力なサーボモーターも組み込まれています。

このシステムを非常にユニークなものにしているもう1つの要素は、Essentium独自のノズルであるHSEHozzle™です。これは、20°Cから500°Cまで3秒で加熱できます。

Essentiumは、HSEテクノロジーに加えて、3Dプリントパーツで一般的な問題であるZ軸（レイヤーが堆積される方向）のパーツの弱点を克服するためにFlashFuseテクノロジーも開発しました。 。

この技術には、エネルギー応答性フィラメントの堆積と電流の印加が含まれます。この電流は部品を加熱し、効果的に層を一緒に成形し、すべての方向に等しく強い部品を作成します。

今年後半にリリースされる予定のEssentiumは、FlashFuseとHSEテクノロジーをHSE180•Sという名前の単一のプラットフォームに統合します。

モーション、押し出し、温度、そして最後に部品の強度を最適化することにより、Essentiumは押し出し3D印刷の新しいベンチマークを設定するために順調に進んでいます。

8。 AdditiveSolutionsのステップを進化させる

生産への移行と従来の製造との競争力は、多くの3Dプリンターメーカーに共通のテーマです。 StratasysのスピンオフであるEvolveAdditive Solutionsも例外ではありません。

Evolveは、同社がほぼ開発してきた技術であるSelective Toner Electrophotography Process（STEP）で、昨年3D印刷シーンに初めて登場しました。 10年。

どのように機能しますか？

STEPは、レーザーを使用せず、プラスチックフィラメントを押し出さないという点で、現在市場に出回っている他の既知のポリマー3D印刷プロセスとは異なります。代わりに、多くのオフィスプリンターに見られるのと同じ電子写真印刷技術に基づいています。

STEPプロセスは、ローラーを静電的に帯電させることから始まり、ローラーがトナーと呼ばれる粉末材料を通過します。トナーの1層がローラーに付着し、コンベヤーベルトに転写されます。

コンベヤーベルト上で、成長部分は加熱ユニットを通過し、そこで新しい層が前の層に融合されてから、次の材料の層が配置されます。

このテクノロジーは、非常に高いスループットレートを可能にし、大量生産の3D印刷に費用対効果を高める可能性があります。

また、STEPプロセスを使用して3D印刷された部品は等方性であるため、3つすべてに強度があります。方向。これは、Evolveマシンが部品だけでなく次の層も予熱し、層間の優れた結合をもたらすという事実に一部起因しています。

Evolveの技術は、次の段階まで市販される予定はありません。 2020年。しかし、そうなると、ポリマー部品を3Dプリントするまったく新しい方法を提供できる可能性があります。

9。 FortifyのFluxprintテクノロジー

ボストンを拠点とするスタートアップ、Fortifyは最近、非常に強力な繊維充填部品を3Dプリントする独自の方法で登場しました。この新しい方法は、磁場を使用して部品内の繊維の配列を制御するFortifyのFluxprintテクノロジーによって可能になります。

どのように機能しますか？

Fortify 3Dプリンターは、デジタルライトプロセッシング技術に基づいており、デジタルライトプロジェクタースクリーンを適用して、光に敏感なポリマーを固化します。フラックスプリントプロセスでは、ポリマーは金属コーティングで処理されたチョップドファイバーと混合されます。

次に、磁場が繊維に適用され、磁力に従って繊維を配向させます。

次のステップでは、プリンターは光を当てて部品の1つの層を硬化させます。このプロセスがレイヤーごとに繰り返され、印刷が完了します。

各層の繊維の配向を制御することにより、Fluxprintは非常に硬くて強い部品を作成できます。この技術は、射出成形金型や自動車工具の製造に特に役立つ可能性があります。

Fortifyは、今後8〜12か月で最初の商用3Dプリンターをリリースする予定です。このテクノロジーが具体化するのを楽しみにしています。今後、Fortifyからさらに多くのことを聞くことができます。

10。 Originのプログラム可能な光重合

米国を拠点とするスタートアップ、Originは、3D印刷による大量生産を可能にするという野心を持って、formnext2018でステルスから抜け出しました。先月のRAPIDトレードショーで、Originはその約束を果たすための一歩を踏み出し、Or​​igin One3Dプリンターを発表しました。

一見すると、OriginOneはまだ単純であると考えることは許されます。別の樹脂3Dプリンター。ただし、OriginOneの秘密はマシンの内部にあります。同社は、プログラム可能な光重合（P3）技術を開発しました。これにより、高スループット、後処理の削減、およびはるかに広範囲の材料の印刷が可能になります。

どのように機能しますか？

現在の樹脂3Dプリンターとは異なり、P3は無酸素です。 Originの3Dプリンターは不活性ガスを使用しているため、プリントベッドを引き離して、非常に小さな力で次のレイヤーを構築できます。力を減らすことにより、マシンはより高いスループットを達成できます。

さらに、Originは、3Dプリンター内に硬化プロセスを統合することで、必要な後処理時間を大幅に短縮できたと述べています。他の樹脂3Dプリンターでは、硬化は通常、専用のユニットで行われ、場合によっては数時間かかることもあります。

P3を使用すると、パーツは印刷中に最終的なプロパティの99％を達成します。その後、それらは洗浄され、強力なマイクロ波融合ランプを使用する最終的なUV硬化コンベヤーシステムをすばやく通過します。このプロセスには5分もかからないと言われていますが、これは非常に注目に値します。

現在、Originには、P3プロセス用に最適化された約50の検証済みマテリアルがあります。これは、ユーザーが利用できる材料の選択肢を拡大するために化学の専門家に依存するOriginのオープンマテリアルアプローチのおかげで達成されました。

同社は製造業を変革する旅を始めたばかりですが、Originの最近の波大手材料会社や靴メーカーであるECCOとのパートナーシップは、彼らが彼らの前に非常に有望な未来を持っていることを示唆しています。

3Dプリントの可能性を解き放つ

非常に多様であるにもかかわらず、私たちのリストにあるすべてのテクノロジーは、1つの共通の目標を共有しています。それは、3D印刷を、そのプロトタイプの起源から本格的な工業生産へとさらに推進することです。これを達成するために、テクノロジーはより速く、より正確で信頼できるように開発されています。

明らかに、これらの約束が果たされるまでには少し時間がかかります。とはいえ、新しいテクノロジーは、3Dプリントを現在の限界を超えて明るい未来に押し上げるための基盤を築きます。