Lithoz CEO、Dr. Johannes Homa へのセラミック 3D プリンティングの将来に関する洞察力に富んだインタビュー

セラミック 3D プリンティングは、まだ比較的新しい積層造形技術です。しかし、セラミック 3D プリンティングは、その新規性にもかかわらず、医療や歯科から航空宇宙や高級品に至るまで、 多くの業界に導入されつつあるのです。

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Lithoz の CEO、ヨハネス・ホーマ博士

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現在、セラミックスの 3D プリンティング技術を開発している企業はわずかです。そのような企業の 1 つがオーストリアのメーカー、Lithoz です。  私たちは、Lithoz の CEO 兼創設者である Johannes Homa 博士に話を聞き、セラミック 3D プリンティングの現状、その興味深い応用例、デジタル製造技術としての 3D プリンティングの利点について話し合いました。

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‍Lithoz と会社としての使命について少し教えていただけますか?

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‍ Lithoz は、高性能セラミックスの 3D プリンティングのテクノロジー プロバイダーです。つまり、セラミックスの 3D プリンティング用の機械、ソフトウェア、材料を開発および販売しています。当社は明らかに、この分野における世界市場および技術のリーダーです。技術開発に加えて、アプリケーション開発の分野でもお客様をサポ​​ートします。 AM コミュニティもセラミック業界もセラミック 3D プリンティングに慣れていませんでした。私たちは可能な限り双方をサポートしています。

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‍どのようにして Lithoz を設立したのですか?

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‍ この技術は 2006 年にウィーン工科大学で歯科会社 Ivoclar Vivadent AG と共同で開発されました。そして 2010 年に、従来の成形技術と同じ材料特性を備えたセラミックを 3D プリントできるという画期的な成果を達成しました。このマイルストーンにより、当社は高性能セラミックの 3D プリンティング会社として Lithoz をスピンアウトすることになりました。

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‍Lithoz が開発したテクノロジーについてもう少し詳しく教えていただけますか?

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Lithoz CeraFabS65 マシン [画像クレジット:Lithoz]

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当社の技術は、従来の光造形法と非常によく似た光重合プロセスに基づいています。違いは、当社の技術ではセラミック粒子を感光性樹脂に分散させている点です。印刷プロセス中に、この複合材料は光によって層ごとに固化します。 3D プリンターから出力されるパーツはグリーン ボディと呼ばれますが、これはまだ完成品ではないことを意味します。グリーンボディは、専用のオーブンで部品を焼くなどの熱処理を受ける必要があります。技術的に言えば、セラミック部品の望ましい特性を達成するために、部品の脱脂と焼結を行います。脱結合剤のプロセスでは、結合剤を焼き落としてから、セラミックを完全な密度まで焼結します。部品は収縮しますが、これはセラミック成形プロセスにおける通常の現象です。

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‍御社のテクノロジーで実現されたアプリケーションの例をいくつか教えていただけますか?

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Lithoz セラミックス 3D プリンティング技術を使用して 3D プリントされた医療製品 [画像クレジット:Lithoz]

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私たちは 3 つの異なる業界で活動しています。 1 つ目は医療分野で、吸収性および非吸収性のインプラントと医療機器があります。たとえば、吸収性インプラントは 2017 年から使用されています。一方、非吸収性インプラントは生体不活性であり、人体と反応しません。また、セラミックスの熱伝導率はかなり低いです。したがって、金属インプラントと比較したセラミックインプラントのもう一つの利点は、直射日光や熱いシャワーを浴びても痛みを感じないことです。 3 番目の医療用途は医療機器で、セラミックの絶縁性、非磁性特性が必要です。セラミックは生体不活性であり、金属やプラスチックのようなアレルギー反応を引き起こさないため、医療業界に最適です。私たちが注力しているもう 1 つの分野は、タービンブレード用の中子の鋳造です。タービンブレードには、動作中にブレードを冷却するための内部冷却システムが備わっています。温度を上昇させて効率を向上させる傾向が高まるにつれ、このような冷却システムの設計はより洗練されました。洗練のレベルは、そのデザインがもはや射出成形できないことを意味し、それらを製造するには新しい製造アプローチが必要です。積層造形は、これらのコアにとって理想的なソリューションであることが証明されています。私たちが注力しているもう 1 つの分野は、テクニカル セラミックスです。これらは、ミラーホルダーや高周波部品などの衛星部品から、繊維機械や半導体機械などの機械工学部品に至るまで、あらゆるものに使用される先進的なセラミック材料です。つまり、高級品を含め、当社のテクノロジーには幅広い用途があるということになります。

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‍この技術は金属にも使用できますか?

‍ 素晴らしい質問ですね。  私たちの哲学は、当社のテクノロジーをパウダーに適応させることであり、その逆ではないということです。つまり、私たちの技術を金属に応用することができたということになります。私たちは非常に成功したので、会社をスピンアウトすることもしました。現在、Incus という会社があり、光重合アプローチを使用して金属 3D プリントを行っています。この技術を使用すると、高解像度、優れた機械的特性、高精度を実現でき、金属射出成形部品に匹敵する部品を作成できます。

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テクノロジーを理解するという点で、セラミック 3D プリンティングの現状はどうなっていますか?

‍ セラミック 3D プリンティングは 3D プリンティングの中で最も新しいテクノロジーの 1 つであるため、知識ベースはまだ十分に開発されていません。そうは言っても、ちょうど今日、経営幹部と面談した顧客からメールを受け取りました。その顧客は、自社の 3D プリント セラミック部品の可能性が金属部品よりも大きいことに驚いていました。

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多くの用途があることがわかりましたが、セラミック AM は 3D プリンティング業界ではまだあまり知られていません。しかし、これは変わり始めています。人々は、プラスチックや金属には限界があるが、セラミックによって克服できることに気づいてきました。

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‍セラミック 3D プリンティングまたはより一般的な 3D プリンティングの可能性を検討しているものの、そのテクノロジーの導入に関してどこから始めればよいかわからない企業にどのようにアドバイスしますか?

‍ ビジネスケースは通常、机上にあるものではないため、これは非常に難しい質問です。始める最も簡単な方法は、プロトタイプ用の 3D プリントを検討することです。この方法でテクノロジーの学習を開始できるようになります。次に、顧客との対話を開始し、ポートフォリオを調べて、どの部品が 3D プリントに適しているかを特定します。最大の課題は、積層造形に適した部品を見つけることです。設計の観点から見ると、この部品は非常に洗練されている必要があり、理想的には他のテクノロジーでは製造できません。それを見つければ、競争上の優位性が得られます。要約すると、それはあなたが探しているのは簡単な成果だけではなく、あなたが会社内で立ち上げたプロジェクトなのです。そしてそれはボトムアップではなくトップダウンであるべきです。最初は AM の可能性を最大限に理解するのは難しいかもしれません。 3D プリンティングを導入する企業は、この可能性を掘り出すために何らかの努力をする必要があります。ただし、適切な使用例を見つければ、多くの扉が開かれます。

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‍セラミックスの 3D プリントに伴う課題にはどのようなものがありますか?

‍ 私たちがよく直面する問題の 1 つは、人々が部品を 3D プリントしたいということですが、これは従来の成形技術ですでに確立されています。その結果、積層造形が従来の技術よりも高価になる傾向があることに彼らは驚いています。理解する必要があるのは、3D プリントを利用して伝統的に製造された部品を複製しても、ほとんどの場合、価格が安くなるわけではないということです。もう 1 つの課題は、積層造形の助けを借りて材料科学の問題を克服できないことです。 AM は単なる成形技術です。セラミック加工に必須の焼結の問題は克服できません。たとえば、マルチマテリアルのセラミック部品を 3D プリントするのは簡単です。しかし、これらの材料を共焼結することは困難でしょう。このような考慮事項は時々過小評価されていると思います。

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‍SmarTech Analysis による最近のレポート 州 セラミック3D プリンティングの成長は主に最終部品の生産によって推進されると考えられています。それについてはどう思いますか？

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[画像クレジット:Lithoz]

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私も全く同感です。 10 年前に私たちが事業を始めたとき、高性能セラミック 3D プリンティングについては誰も考えていませんでした。そして今では、私たちさえ気づいていなかったアプリケーションが非常に多く見られます。私はセラミックスが未来の素材であると強く信じていますが、私たちはまだその旅の始まりにすぎません。過去 10 年間、私たちはセラミックでも 3D プリントが可能であることを示し、証明しなければなりませんでしたが、今では人々がこのテクノロジーを活用し始めています。

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また、人々が今気づき始めているのは、AM などのデジタル テクノロジーが可能になるデジタル インベントリのおかげで、ロックダウンの解決策になり得るということです。

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‍デジタル テクノロジーと 3D プリンティングが企業にどのようなサポートを提供できるかについて、もう少し詳しく教えていただけますか?

‍ 新型コロナウイルス感染症（COVID-19）危機の間、特定のサプライヤーのロックダウンが行われました。たとえば、射出成形ではサプライヤーがツールを持っており、部品を再度製造したい場合は、サプライヤーに行ってさらに部品を製造するよう依頼すれば、通常の環境で製造してもらえます。しかし、新型コロナウイルス感染症の状況により、世界のサプライチェーンはさらに脆弱になり、混乱が生じています。多くの企業はサプライヤーと連絡が取れなかったり、サプライヤーが部品を生産できなかったりします。  一方、積層造形では、使用するツールは機械自体だけです。機械はヨーロッパ、アメリカ、アジアなど、基本的にどこにでも設置できます。必要なのは、ツールを持たずにデータを機械に転送し、すぐに部品を印刷することだけです。もちろん、その部品を AM 用に認定する必要がありますが、全体として、このテクノロジーにより柔軟性が大幅に向上します。もう 1 つのポイントは、AM のデジタル的な性質により、設計ファイルを物理的な在庫ではなく仮想ストレージに保存し、オンデマンドで印刷できることです。

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‍今後数年間でセラミック 3D プリンティングはどのように進化すると思いますか?

‍ この先には大きな可能性があると思います。とはいえ、他の AM 技術とは対照的に、セラミック AM は最初から高品質部品の要件を満たす必要があります。セラミック部品が必要な場合、それが単なるプロトタイプであっても、従来の製造と同じ材料特性を持たなければならないからです。高温や腐食環境などの過酷な環境で使用することになるためです。視覚的なプロトタイプが必要な場合は、セラミックではなくプラスチックで作成することになります。セラミックスAMでは機能的な試作を常にご希望でしたので、最初からロットサイズ1の生産を行っていました。

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‍リトズにとって今後 1 年はどのような年になるでしょうか?

‍ 私たちは、パンデミックが当社のビジネスに 2 つの異なる影響を与えると考えています。まず、当社の顧客の少数のグループが積層造形を一時停止し、他のことに注力していることがわかりました。別のグループでは、デジタル倉庫やサプライ チェーンの安定化の可能性などのデジタル生産テクノロジーの利点により、積層造形にさらに注目している企業が増えています。現在の状況は世界経済にとって悪いものですが、人々の考え方が変わり、これらの問題を克服する手段としてデジタル生産技術を検討し始めているため、企業は積層造形の可能性に気づきつつあります。 Lithoz としては、この危機が収益と売上に大きな影響を与えるとは考えていません。私たちにとって未来は非常に明るいです。現在は公開できないプロジェクトが多数進行中です。将来的にはそれらが登場し、人々はセラミック 3D プリントですでに何が可能になっているかに非常に驚かれるでしょう。