- 2022-10-10
- Nessan Cleary 記事紹介
Aim3Dは、新しい3DプリンターExAM 510の発表と同時に、レイヤーベースの3Dコンポーネントの強度特性を持続的に向上させるVoxelfillプロセスの詳細を発表しました。
Aim3Dの ExAm510は、PEEK、PEI、PSU、PPSなどの高温プラスチックを、ファイバーフィリングの有無にかかわらず加工することができます
Aim3Dは、ドイツのロストック大学のスピンオフ企業として 2017年に設立された。同社は、射出成形によく使われるペレットを使いながら、射出成形に代わる 3Dプリンターを開発することで、ユーザーが特性の分かっている既存の材料から選択できるようにすることを目指しました。Aim3Dでは、2つのプロセスを利用しています。プラスチック用の FGM（Fused Granulate Moulding）は、広く使われている FF（Fused Filament Fabrication）手法に似ていますが、フィラメントではなくペレットを使用します。金属やセラミックの射出成形ペレット用の CEM（Composite Extrusion Moulding）は、Fused Deposition Modellingに似たプロセスを使用しますが、これに続いて焼結ステージで結合剤を溶かして粒子同士を結合させます。
しかし、Aim3Dは、一度に 1つの層を形成するという 3Dプリントの性質が、本質的に強度特性が不均一な部品につながることを示唆しています。つまり、少なくともポリマー材料を使用する場合は、X軸および Y軸よりも Z軸に沿ってより脆くなるということです。
そこで、プラスチック、金属、セラミックスの印刷において、この問題を解決するために、新しい Voxelfillプロセスが考案されました。クロスレイヤーフィリングとは、熱可塑性樹脂を、製造する部品を作るための格子状の空洞に、押出機で注入することです。しかし、これは単純に 1つの平面上の空洞（ボクセル）に充填するのではなく、より分散したパターンを用いることで、部品に「レンガのような結合」をもたらすと言われています。これにより、プリントされたパーツの Z方向の強度と弾力性が向上するはずです。さらに、この材料を追加することで、必要な印刷時間全体を短縮することができます。
また、Voxelfillに使用する材料を変えることで、内壁にマルチマテリアルパーツを作成し、材料特性を調整することが可能です。つまり、重量、減衰特性、弾性、重心の変化などを、プリントされる個々のパーツに合わせて調整することができます。また、Voxelfillを他の部分よりも多く使用し、オブジェクトの異なる部分で特性を変化させることも可能です。
Voxelfillは、繊維強化材料にも使用でき、部品の機械的特性を向上させるために繊維を配列するオプションがあります。これは、すでに平面部分で行うことができますが、Voxelfillでは、部品の輪郭や内壁に拡張でき、物体の機械的特性も向上するはずです。
AIM3DのCTOである Clemens Lieberwirthは、次のようにコメントしています。「もちろん、Voxelfillプロセスは、プラスチックや繊維入りプラスチックの 3Dプリントに特に適していますが、CEMプロセスを用いた金属やセラミックコンポーネントの 3Dプリントにも適しています。一般的には、造形速度の向上とクロスレイヤーフィルによるメリットがあります。”
新しい ExAM 510については、昨年の Formnextショーでプロトタイプが披露され、今年の Kショーと Formnextショーで商業的な発売が予定されているとのことです。同社は、標準的なフィラメント押出機に比べて最大 10倍の出力を可能にする特許取得済みの押出機技術をより活用するために ExAM 510を開発したとしている。この機械はリニアモーターを使用し、安定したミネラルキャストベッドを採用することで、高速で非常に正確な操作が可能です。基本的には、既存のExAM 255を大型化したものです。造形エリアは 510 x 510 x 400 mmと広く、材料によっては最大 250 cm³/h（0.4mmノズル使用時）の高速な造形速度を実現します。
ExAM510は、最大3種類の材料を並行してプリントすることができ、2種類の建材と 1種類のサポート材を使用することができます。CEMペレットプリントヘッド 2個とフィラメントプリントヘッド 1個を使用します。部品の応力を低減し、高性能な材料を加工するために、造形エリアは 200℃まで加熱することができます。これにより、PEEK、PEI、PSU、PPSのような高温のプラスチックも、ファイバーフィリングの有無にかかわらず加工することが可能です。また、316L, 17-4PH, 8620, 42CrMo4, 304, 420 W, WcCo, Ti64, Cu99などの金属や、Al2O3, ZrO2, SiC, Si3N4などのセラミックスにも対応します。
Voxelfill技術および ExAM510の詳細については、aim3d.deでご覧いただけます。
