3D Systems は大企業に柔軟性をもたらします

Aug 03, 2023

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大判ポリマー 3D プリンティングに関しては、特に産業用ロボット アーム向けに選択肢が増えています。 ただし、市場にあるほとんどのオプションは、積層造形 (AM) プラスチックに必要な変数のすべてに対応しているわけではありません。 RAPID + TCT 2023 で 3D Systems の Titan 事業開発グローバル ディレクターである Brad Mount 氏と話をした後、私は 3D Systems (NYSE: DDD) 部門が 3D プリンティングの大きなポリマー部品についてすべてを本当に考えてくれていると思いました。

3D Systems の押出プリンターで最も興味深いのは、その柔軟性です。 材料押出機には、ビルドボリュームが 42 インチ x 42 インチ x 48 インチの EXT 1070 Titan Pellet (旧 Titan Atlas 2.5) と、さらに大きい EXT 1270 Titan Pellet (旧 Titan Atlas 3.6) の 2 つのサイズがあります。ビルド エンベロープは 50 インチ x 50 インチ x 72 インチです。 これほど大きな部品を製造するために、どちらのプリンタも主にペレット押出に依存しており、標準の射出成形ペレットを使用することで印刷速度が向上し、全体の材料コストが削減されます。

RAPD + TCT 2023 で展示された Titan Atlas で 3D プリントされたさまざまな部品。

ただし、どちらのシステムでも、より詳細な部品用のフィラメント押出、2 番目のペレット押出機、さらには表面仕上げを向上させるための 3 軸 CNC フライス加工ツールヘッドなど、最大 3 つのツールヘッドを装備できます。 3D Systems EXT Titan ペレット プリンタは、2 つのフィラメント押出機と 1 つのペレット押出機、2 つのペレット押出機と 1 つのフィラメント押出機、またはフィラメント押出機とペレット押出機と 3 軸 CNC フライス ツールヘッドをすべて 1 台に搭載するなど、さまざまなツールヘッド構成のバリエーションを持つことができます。シングルガントリー。 複数の押出機を使用すると、ペレットで印刷する場合でも、水溶性サポート材料をポリマーと一緒に堆積したり、硬質材料と柔軟な材料を組み合わせたりできます。 3 軸 CNC フライス スピンドルを備えたシステムの場合、製造中の任意の時点でフライス加工を実行できるため、プリント中またはジョブの終了時に部品をフライス加工できます。

「私は防衛コミュニティだけでなく、多くの商業（相手先商標製品メーカー）とも協力しています」とマウント氏は語った。 「陸軍、海軍、または空軍の人と話したとき、彼らは同じ敷地内でのフライス加工と添加剤の組み合わせを気に入っています。信じられないかもしれませんが、国防総省の施設の多くは床面積が非常に限られているので、もしスペースをとらずに 2 台のマシンを 1 台に収めることができるのは、非常に大きなことです。」

ツールヘッドのさまざまな選択肢に加えて、3D Systems の EXT Titan ペレット プリンタは、0.6 mm から 9 mm までのさまざまなノズルを交換することもできます。 このような大きなノズル直径は、デスクトップ 3D プリンタではあまり意味がありませんが、大規模な EXT Titan Pellet シリーズの場合、ミル ヘッドが仕様どおりに削る前に、より厚い層を非常に迅速に生成することを意味します。 RAPID で展示されていた部品の 1 つは、ティンカー空軍基地用の板金成形ツールでした。 このコンポーネントは 2mm ノズルで印刷され、スピンドル ツールヘッドで仕上げられているため、エンジニアは老朽化した航空機の時代遅れの部品を交換することができました。

ティンカー空軍基地用の 3D プリントされた板金成形ツール。

3D Systems ブースのツアー全体を通じて、マウント氏は 3D プリントされた大型エア ダクトなどの大型部品を強調し、EXT Titan ペレット マシンの製造速度と標準的なフィラメント押出成形機の製造速度を比較しました。 エアダクトの場合、従来の溶融堆積モデリングのユーザーは、EXT Titan が作成するのに 8 時間かかるのに対し、3 日かかると見積もっていました。

プリンターの純粋な速度に加えて、EXT Titan Pellet シリーズの主なハイライトは、さまざまな素材で 3D プリントできることです。 これには、GF-PEKK、CF-PEKK、CF-PEI ペレットなどの繊維強化高温プラスチックが含まれます。 これにより、3D Systems の巨大なペレット押出プリンターは、通常、そのような材料に適した十分な温度にチャンバーやノズルの温度を維持できない他の多くの大判ポリマープリンターとは一線を画しています。 ある顧客は、30% ガラス繊維強化 PEKK を使用して、複数の金属部品を溶接するための治具を 3D プリントしました。

高温強化プラスチックから3Dプリントされた溶接ツール。

Mount が展示したもう 1 つの新しいアプリケーションは、真空成形の空気の流れを強化するための多孔性の利点を組み込んだツールです。 従来の真空成形金型では、システムに空気を取り込み、ツールの周囲の末端ポリマー部分を成形するために穴を開ける必要がありましたが、押出 3D プリンティングの固有の多孔性により、熱成形プロセスに必要な真空を提供するために穴を開ける必要がなくなります。 。 さらに、印刷されたモールドの充填物を制御することにより、真空の力を制御することが可能です。 展示会で可能性を実証したのは、地下鉄電車に設置するために、Titan プリント金型を使用して熱成形されたプラスチック パネルでした。

3D プリントされたチタンの型 (左) と白い熱成形部品 (右) 。

マウント氏は、従来の熱成形ツールの製造と 3D プリンティングのコストと時間の利点を次のように説明しました。

「伝統的に、彼らは木材のシートを接着し、積み重ね、機械加工したレンボードと呼ばれるものを使用します。また、鋳造を行ってからその鋳物を機械加工することもあれば、ツール用のアルミニウムのブロックを CNC 加工することもあります。すべて「そのうちのは高価で、非常に時間がかかります。これらの従来のプロセスのリードタイムは通常 4 ～ 10 週間です。[当社の機械を使用すると] 1 日でこのツールを 3D プリントし、部品の熱成形を開始できます」とマウント氏は述べました。 「これは顧客にとっての価値であり、顧客にとってはリードタイムとコストの競争上の優位性となります。私たちが熱成形で目にしているのは、コストが最大 80% 削減され、リードタイムが約 65% 削減されることです。」

真空成形ツールの多孔性を高める同様の特性と技術により、柔軟な部品のクッション性を操作することもできます。 マウント氏は、3D Systems ブースの訪問者の 1 人が車両用の 3D プリント ヘッドレストに興味を持っており、プリントされた TPU の密度を変更してコンポーネント全体のショア硬度を変える可能性があると説明しました。 これにより、車椅子ユーザー向けの顧客専用の座席などの用途につながる可能性があります。

マウント氏と話したところ、3D Systems の材料押出技術への参入が慎重に検討されていることは明らかでした。 同社が Kumovis と Titan Robotics を買収したとき、AM の最も人気のある 3D プリンティング カテゴリの 1 つを含めるように機械ポートフォリオを拡張しただけではありませんでした。 これらは、特に材料押出のリーダーである Stratasys と直接競争するための戦略的な動きでした。

Stratasys は産業用および航空宇宙用のプロトタイピングおよび生産用の確立された一連のフィラメント押出機を保有していますが、3D Systems は FDM の発明者が以前は無視していたニッチ分野に取り組んでいます。 Kumovis では、ポイントオブケア部品の 3D プリントを医学的にクリアしています。 Titan では、高速かつ大判の押し出し機能を備えています。 これらは、他のプレーヤーが見逃している非常に特殊な用途に対応する非常にユニークな種類の材料押し出しであり、3D Systems のこの分野への進出は潜在的に収益性の高いものとなっています。

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