DMLS、MJF パーツを仕上げる新しい方法

それは瞬く間に起こったようでした。 3D プリンティング業界は成熟期に達しています。 現時点では、ラピッド プロトタイピングのための 3D プリンティングの使用は、最も小規模な企業や愛好家の間でも広く普及しており、デスクトップ 3D プリンティング市場は引き続き活況を呈しています。

過去 10 年間にわたり、ゼネラル エレクトリック社やヒューレット パッカード社などの大企業が、高度なエンジニアリング要件を満たした最終用途部品を確実に生産することを目的として業界に参入しました。 販売および使用されている工業品質の 3D プリンタの数は、ここ数年で大幅に増加しました。

しかし、これらの驚異的なエンジニアリング技術では、多額の費用をかけても、チャンバーから取り出した直後に完全に完成した状態の部品を製造することは通常できません。 少なくとも、部品から余分な材料を取り除く必要があるか、サポートの除去、着色、熱処理、高度な表面処理などのより高度な操作が必要になる場合があります。

年間に印刷される部品の数が増加する一方で、部品の品質と一貫性を向上させながら労働力を削減する、下流でのより自動化されたプロセスに対する需要も高まっています。 近年、これらの印刷後の問題に対する解決策を提供する新しい企業が現れました。 このさらなる複雑さにより、積層造形 (AM) 業界は新たなレベルの機能を実現します。

大量生産の 3D プリンティングを可能にすることを追求する中で、これまではプリンターのスループットと材料特性の向上に重点が置かれてきました。 マルチジェット フュージョン (MJF) およびダイレクト メタル レーザー シンタリング (DMLS) 印刷技術は、この面で大きな成功を収めています。 1 台の HP 5200 シリーズ MJF プリンタでは、小さな部品 (指のサイズを思い浮かべてください) を一晩で 1,000 部以上印刷できます。 DMLS では、現在では複数のレーザーを備えたシステムが標準となっており、印刷速度を向上させるために大幅な進歩が見られます。

GE X Line のような DMLS システムでは、サイズの障壁も薄れてきています。DMLS システムでは、大型の印刷ができるだけでなく、中サイズの部品をより経済的に大量に生産できるようになります。 どちらのプロセスの材料特性も優れており、MJF では耐久性のあるナイロン、熱可塑性ポリウレタン TPU、その他の一般的なエンジニアリング熱可塑性プラスチックからプラスチック部品を製造しています。 DMLS は、ステンレス鋼、チタン、アルミニウムから緻密な金属部品を製造します。

ただし、どちらのテクノロジーでも、印刷が完了すると、印刷された部分には大規模な処理が必要になります。 MJF 部品は、未焼結のプラスチック粉末から砕き、ブラストして浮遊粒子を取り除く必要があります。 MJF 部品を後処理で黒に染色することは、業界全体で非常に一般的な方法です。 DMLS 部品は応力を除去し、サポートから切断し、表面品質を向上させるために広範な表面仕上げを受ける必要があります。

これらのプロセスでは粉末焼結によってパーツを層ごとに構築するため、印刷されたパーツの表面仕上げはやや粗くなります。 印刷されたとおり、MJF パーツはブルー ジーンズや未塗装の乾式壁のようなテクスチャー仕上げになっています。 DMLS 部品は、鋳鉄製の調理器具によく似た、鋳造金属に似た粗い仕上げが施されています。 どちらもサンディング、研磨、機械加工などの手動操作で改善できますが、特に仕上げが一括プロセス内ではなくパーツごとに連続して行われる場合、コストとリードタイムが大幅に増加する可能性があります。

滑らかな MJF および DMLS 部品に対する市場の需要は数多くあります。 MJF の印刷されたままの仕上げは、かなり優れた美学を備えており、あまり明確な層はありませんが、テクスチャーは掃除が難しく、汚れが非常に簡単です。 DMLS の場合、仕上げが粗いため、細胞壁を損傷したり、チャネルを通る液体や気体の流れが遅くなったりする可能性があるため、さまざまな生物学用途での使用が困難になります。

人気が高まっている 2 つの魅力的な技術は、蒸気平滑化と乾式電解研磨です。 DyeMansion North America Inc. と AMT Inc. は、MJF および選択的レーザー焼結 (SLS) 部品の表面仕上げを劇的に改善する化学的手段である蒸気平滑化を活用できる特殊な装置を提供しています。

一方、DLyte マシンは、DMLS 印刷部品の表面を大幅に滑らかにする乾式電解研磨プロセスを実行します。 これらすべてのプロセスに共通する品質は、多品種少量生産を実行するアディティブの能力を補完することです。 このプロセスは、セットアップを大幅に変更することなく、さまざまな形状で実行できるほど堅牢であり、部品をバッチで処理することで、量産 3D プリンタのスループットの向上に対応できます。

蒸気平滑化は、プラスチック 3D プリンティング、特に SLS、MJF、その他の粉末焼結プロセスにとって興味深い開発です。 このプロセスでは部品が蒸気雲の中に置かれ、溶剤が部品の表面に凝縮し、実質的に部品が溶けます。 溶剤により表面はより光沢があり、より滑らかになります。 複数の部品を一度に処理でき、プロセスはガス雲によって駆動されるため、複雑な形状のほぼすべての表面を仕上げることができます。 見た目の美しさに加えて、この仕上げは材料の伸びを改善し、表面の液体に対する耐性を高めるようです。 光沢のある仕上げは、お手入れがはるかに簡単で、布または拭き取りで行うことができます。

仕上げは大幅に改善されていますが、本来の表面の質感はほとんど保たれており、パーツが光沢のある革のように見えます。 しかし、プラスチック粉末焼結部品を、研磨された射出成形ツールで可能な光沢のある滑らかな仕上げにすることは、依然として経済的に実行可能ではありません。 また、このプロセスは化学反応に依存するため、ベースとなるプラスチックの化学的性質が適合する必要があります。 ポリプロピレンなどの耐薬品性プラスチックはこのプロセスには適していませんが、ナイロンや TPU などの材料が成功しています。

乾式電解研磨は、球状電解質ビーズを使用して部品の粗さをイオン的に除去することにより、金属印刷部品の表面仕上げを経済的に改善する方法であると考えられています。 粉末焼結製造プロセスにより、グリットブラストやスピニングプロセスを経ても持続する質感のある仕上がりが得られます。 表面を完全に滑らかにするために摩耗を増やすと、特に鋭利なエッジや角の形状が損なわれるリスクが生じます。 従来、金属プリント部品を高級な仕上がりにするには、手作業で機械加工または研磨する必要がありましたが、乾式電解研磨では魅力的な結果が得られます。

DLyte は、乾燥した微細な媒体を使用し、本質的に電解研磨と機械研磨の原理を組み合わせて両方の長所を活かす装置を提供しています。 微粒子は狭い隙間に到達し、最もアクセスしにくい表面を除くすべての表面の仕上げを向上させることができます。 これらの革新は、添加剤産業の規模が拡大しているからこそ可能になります。 この技術がさらに広く採用されるようになると、印刷の下流で自動化プロセスの新たな機会が生まれるでしょう。しかし、未来は今始まっているのでご安心ください。

私達と接続