- 2022-9-30
- Nessan Cleary 記事紹介
HPは、新しい金属3Dプリンター「Metal Jet S100」を発表しました。このプリンターは、金属部品の積層造形の大量採用を促進するために、高品質の部品を大量かつ低価格で製造することができるとのことです。
HPのS100 Metal Jet 3Dプリンターは、粉末管理ステーション、粉末除去ステーション、硬化ステーション、さらに造形ユニットを含むモジュラー・ソリューションです
HPの 3Dメタル部門グローバルヘッド兼ゼネラルマネージャーである Ramon Pastor氏は、次のようにコメントしています。「新しい Metal Jet S100ソリューションは、最初の設計から生産に至るまで、世界クラスの金属製品をお客様に提供し、さらに重要なことに、お客様がデジタル製造の無限の可能性を実現するのを支援します。
S100は、HPの既存のバインダージェッティングアプローチに基づいています。つまり、標準的な金属粉末を使用し、HPのサーマルプリントヘッドを使用して、製造する部品のパターンに合わせて金属粉末に水性バインダを噴射し、部品を一度に一層ずつ作り上げていくのです。
結合剤は、印刷後に焼結するまでの間、金属粒子をつなぎとめるホットメルト接着剤のような役割を果たします。HP Metal Jet 結合剤は、印刷された金属粒子を結合させるポリマーで構成されています。このバインダーは、毛細管現象によって金属粒子のわずかな隙間にも入り込み、均一なバインダー分布を実現する。このプロセスでは、比較的少量のバインダーを使用するため、金属射出成形で達成できるよりも厚く、大きな質量の部品が可能になるという。興味深いのは、HP社のラテックス化学のノウハウがバインダー剤の開発に役立ったとしていることです。
S100には 6つのプリントヘッドがあり、千鳥配列で 2列に並んでいるため、309mm幅の印刷エリアを作り出すことができます。プリントヘッドはHPの標準的なサーマルヘッドで、HPのインクジェット印刷機と同じ解像度を持つ。3Dプリンターは、平面的な2Dピクセルとは対照的に、奥行きのあるボクセル（体積要素）で動作するため、この場合、1200×1200dpiのグリッドに相当することになります。この解像度により、S100は 35〜140ミクロンの厚さのレイヤーをプリントすることができ、エッジや表面の細かいディテールや精密な定義付けを行うことができると考えられます。
ページワイド輪転機で使用されているヘッドと同様に、ヘッドは 108mmの印刷幅を2列で独立して印刷し、この場合、各ノズルは 5280個、1インチあたり 1200個のノズル密度を持ちます。これには 4倍のノズル冗長性が含まれています。HPによると、ヘッドの内部構造を改良し、金属粉の粒子混入に対する堅牢性を向上させたとのことです。ただし、他のサーマルヘッドと同様、消耗品です。
S100の造形エリアは 430×309×200mmで、複数の小型部品やそれなりに大きな部品を生産することが可能である。これらのパーツは、パウダーベッドに自由に多段配置することができ、充填密度、生産性、コストを最適化することができます。シングルパスプリンターではないので、ヘッドが造形室の長さをスキャンします。層厚 50ミクロンと仮定した場合の造形速度は 1990cc/hr8です。
HPの既存の Multi-Fusion 3Dプリンタと同様に、S100はいくつかのパーツに分かれており、それらがすべて連動して動作します。プリンター本体以外に、パウダーマネジメントステーション、パウダーリムーバルステーション、キュアステーション、さらにプリンター内部に設置されるビルドユニットが含まれます。このユニットには、パウダーベッドと粉末材料が入っており、プリンターへの出し入れはキャスターで行うことができます。このため、プリンター内で別のユニットを使用しながら、1つのビルドユニットをセットアップしたり、取り外したりすることができます。
印刷が終了すると、パウダーベッドは冷却され、部品が取り出されます。未使用のパウダーは再利用でき、パウダーにはワックスが含まれていないため、従来のMIMワークフローによくある脱バインダー工程は必要ありません。焼結炉で金属粒子を結合させ、バインダーに使用されているポリマーを分解して、部品を焼結する。
完成した部品は、焼結後の密度が 96％以上となり、金属射出成形に匹敵すると言われています。さらに重要なのは、ASTMや MPIFの規格に適合した等方性（すべての寸法で均一な強度）であることだ。これは金属印刷において重要なことで、誰も一平面に沿って破壊するような部品は望んでいません。
S100は、金属射出成形用に開発された標準的なステンレス鋼材料を使用しているが、HPは顧客と協力して使用可能な材料の範囲を拡大するとしている。また、MIMの原料は通常 93％以下の金属粉末であるのに対し、HP社は最大 99％の金属粉末を使用しているとしています。
今のところ、ステンレス鋼の材料は 2種類ある。このうち、SS316Lは非磁性オーステナイト系ステンレス鋼で、極めて高い耐食性と優れた伸び、延性、高温での強度を必要とする用途に使用されている。高合金・低炭素で、自動車、航空宇宙、医療、宝飾、石油・化学などの産業で活躍するということです。
そして、高強度で耐摩耗性に優れた SS 17-4PHがある。マルテンサイト系析出硬化ステンレス鋼で、高い強度と機械的特性、良好な耐食性、耐摩耗性の組み合わせが要求される用途に使用される。熱処理によって特性を調整できるため、医療、航空宇宙、海洋、食品加工、自動車産業などの幅広い用途に利用できる汎用性の高い材料です。
ハードウェアだけでなく、HP Metal Jet Command Centreと名付けられたクライアント／サーバーソフトウェア・アプリケーションと、他のシステムと統合するための Metal Jet APIも用意されています。また、Metal Jet Process Development Suiteがあり、統合ビルド管理、プロセスパラメータ編集、焼結シミュレーション、プロセスモニタリングにより、プロセス開発の時間と労力を削減することができます。
さらに、Autodesk fusion 360、Materialise HP Connector、Simufact Additive by Hexagon/MSC、Altair InspireTM Print 3Dと互換性があります。STLと3MFのファイル形式に対応しています。
S100は、2023年前半に発売される予定です。詳細は hp.comでご覧いただけます。
