新技術による3D金属印刷の革命

3D金属印刷は、ダイレクトメタルレーザー焼結（DMLS）として知られ、ダイレクトメタルレーザーメルティング（DMLM）は追加の革新です。金属3Dプリンターには、20-60ミクロンの金属粉末の層を互いに柔らかくするレーザーバーがあります。この粉末金属は、全体の形成ステージに広げられ、その後、下の層を選択的に溶かします。この付加層プロセスにより、金属部品を粉末金属のベッドから成長させることができます。このプロセスは、粉末ベッド融合を利用する他のポリマー系3Dプリンターに似ています。

また読む: ウェブサイトのダークパターン: 知っておくべきことすべて

金属3D印刷は、現代の製品開発において特別な位置を占めています。複雑なエンドユース部品の即時製造を考慮し、通常の製造技術のためのツーリングを促進し、コストとリードタイムを削減します。この技術は、ダイレクトメタルレーザー焼結（DMLS）および選択的レーザーメルティング（SLM）とも呼ばれています。

3D金属印刷の革命

また読む: 人工知能の影響: 知っておくべきことすべて

グラーツ工科大学の研究者たちは、金属部品の付加製造のためにレーザーの代わりにLEDを使用する新しいタイプの3Dプリンターを開発しました。この革新的な技術は、金属粉末の利用、製造時間、デバイスコスト、および後処理作業の最適化を可能にします。チームは、彼らの3D金属印刷技術の特許も申請しています。

3Dプリンターは、選択的レーザーまたは電子ビームメルティングのような技術を利用しています。このプロセスは、金属粉末を溶かし、その後、部品を形成するために構築します。新しい方法は、選択的LEDベースのメルティング（SLEDM）と呼ばれ、粉末ベッドベースの製造プロセスの2つの中心的な問題を解決します。

その中心的な問題には、大容量金属セグメントの手間のかかる製造と、手間のかかる手動調整が含まれます。SLEDMは、照明専門家によって特別に調整されたLEDを備えた高性能LEDビームを使用し、LEDビームの直径を集中させる重いレンズシステムを準備します。

レンズシステムにより、溶融プロセス中にLEDビームのサイズを0.05mmから20mmの範囲で変更できます。可変LEDコアにより、構造内でのグリル作業を行うことなく、単位時間あたりに溶かされる体積が大きくなります。内部グリル作業構造の欠如により、部品の製造時間や燃料電池または医療技術の生産が20倍短縮されます。

また読む: テスラの0予算マーケティングの仕組みは？

このプロセスは、他の金属溶融システムとは異なり、セグメントが上から下に構築され、セグメントが露出し、必要な粉末量が最小限に抑えられることを意味します。基本的な後処理は印刷プロセス中に実施できます。現在、マグネシウム合金で作られたネジを使用して骨を治療するなど、バイオ吸収性金属インプラントがこのプリンターを使用して製造されています。これらのインプラントは、骨折が癒合した後に体内で分解され、ネジを取り除くための二次手術の必要性を排除します。

SLEDMのおかげで、そのようなインプラントの製造は手術室での直接使用が可能になるでしょう。「LED光は強力なレーザー光源よりも手術に対して自然に危険性が低い」とハースは言います。

また読む: 2019年のテクノロジー: 今年体験したテクノロジー

この技術は、他の金属溶融プラントとは異なり、上から下にセグメントを追加する新しく設計された生産工場と組み合わされています。したがって、セグメントは露出し、必要な粉末量は最小限に抑えられ、印刷プロセス中に必要な後処理が実施できます。「現在の方法で必要な手間のかかる手動再加工、たとえば粗い表面の滑らかにすることや支持構造の除去はもはや必要なく、さらに貴重な時間を節約します」とハースは言います。

選択的LEDベースの溶融（SLEDM）– すなわち、高出力LED光源を使用した金属粉末の集中溶融 – は、新しい技術の名前であり、TUグラーツの生産工学研究所の責任者であるフランツ・ハースが率いるグループが3D金属印刷のために新しい技術を開発し、現在特許を申請しています。この技術は、金属粉末がレーザーまたは電子ビームを使用して溶かされ、層ごとにセグメントに組み込まれる選択的レーザーメルティング（SLM）および電子ビームメルティング（EBM）に似ています。しかし、SLEDMは、これらの粉末ベッドベースの製造プロセスの2つの中心的な問題を解決します: 大容量金属セグメントの手間のかかる製造と手間のかかる手動後処理。

今後の計画と応用分野

SLEDMプロセスのデモンストレーターは、グラーツ医科大学のKプロジェクトCAMedで現在検討中であり、2019年10月に臨床3D印刷のための最初の研究所が開設されました。

次の焦点は、持続可能なモビリティ、特に燃料電池用のバイポーラプレートやバッテリーシステム用の部品の製造です。「私たちは、SLEDMを使用した付加製造を電動モビリティに経済的に実現可能にし、この研究分野でSLEDMを早期に位置付けたい」とハースは言います。彼は次の開発ステップで「TUグラーツ製」の魅力的なプロトタイプを作成します。

SLEDMプロセスは、グラーツ工科大学の5つの科学研究の焦点の1つである「モビリティと生産」のFoEで開発されました。

さらに読む:

• トップ7のユニークなAndroidアプリ – 2020年5月
• XiaomiがインドでRedmi Note 9 Proの販売を再開
• 月経周期トラッカーは役に立つのか？

出典: 1, 2, 3