チタン 3D プリンター: 航空宇宙産業の製造を改善

CADモアメタル は、コールド メタル フュージョン (CMF) として知られる 3D プリンティング金属コンポーネントの新しい考え方を北米市場に導入しました。 同社のジョン・キャリントン最高経営責任者（CEO）は、CMFはより安価でより早く製造できる強力な3Dプリント金属部品を生産していると主張している。その中には、歴史的に 3D プリンタに問題を引き起こしてきたチタン部品も含まれています。

3D プリントでは、しばらくの間、アルミニウム、粉末鋼、ニッケル合金などの金属が使用されてきました。チタン部品は、優れた強度重量比、耐食性、複雑な形状への適合性により、航空宇宙やヘルスケアなどの分野で高い需要がありますが、この金属は 3D プリンターにとって課題となっています。

チタンは高温で反応性が高くなり、印刷部分が冷えると亀裂が入る傾向があります。また、印刷プロセス中に水素、酸素、窒素を吸収するため、脆くなる可能性もあります。キャリントン氏は、CMFはこれらの問題を克服すると語る。

「当社の主な顧客は、エネルギー、防衛、航空宇宙産業に属する傾向があります」とキャリントン氏は言います。 「ある大手防衛請負業者は最近、従来の 3D プリンティングから CMF に切り替えました。そうすることで数百万ドルを節約し、プロトタイピングと部品の生産を何か月も削減できるからです。」

CMF がチタン 3D プリンティングの効率をどのように向上させるか

CMF は、3D プリンティングの柔軟性と新しい粉末冶金プロセスを組み合わせて、チタンや他の多くの金属や合金で作られた部品に強度と耐久性を提供します。このプロセスでは、独自の金属粉末とポリマー結合剤を組み合わせて使用し、層ごとに融合させて高強度の金属コンポーネントを作成します。

このプロセスは他の 3D プリンティング プロジェクトと同じように始まります。目的の 3D オブジェクトを表すデジタル ファイルが、金属とプラスチック バインダーの混合物を配置する際の標準的な産業用 3D プリンタの動作を指示します。レーザーは粉末の各層を軽く溶融させて、凝集性のある固体構造を形成します。余分な粉末は除去されて再利用されます。

CMF が異なる点は、プロセスのこの段階で生成される初期部品が、必要に応じて研削、穴あけ、フライス加工を行うのに十分な強度があることです。次に、部品を溶剤に浸してプラスチック結合剤を溶解します。次に、炉に入れて残りの結合剤を焼き落とし、金属粒子を融合させ、緻密な金属部品に圧縮します。その後、研磨や熱処理などの表面処理または仕上げ処理を適用できます。

「当社の冷間金属融合技術は、他のどの種類の 3D プリンティングよりも少なくとも 3 倍高速で拡張性の高いプロセスを提供します」と Carrington 氏は言います。 「部品あたりの価格は、一般的に代替金属 3D プリンティング技術よりも 50 ～ 60% 安くなっています。規模が拡大するにつれて、価格はさらに下がると予想しています。」

チタンなどの金属粉末を使用した 3D プリントにより、複雑な形状の部品を作成できます。CADモアメタル

CMFに使用される素材はドイツのHeadmade Materials社によって開発されました。 Headmade は、この 3D プリンティング原料に関する特許を取得しており、3D プリンティング機械の既存のエコシステムで使用できるように設計されています。 CADmore Metal は、CMF で使用される金属粉末の北米独占販売代理店として機能します。同社は、印刷および焼結ハードウェア、特殊な粉末、プロセスの専門知識、トレーニング、および技術サポートを提供することにより、プロセス全体のシステム インテグレーターとしても機能します。

「私たちは、お客様がテクノロジーの利点を最大限に活用できるよう、設計の最適化と既存のワークフローとの統合に関するガイダンスを提供します」と Carrington 氏は言います。 「タービン会社がCMFを使用して部品を製造するために当社に来た場合、当社はその部品をサービスとして製造することも、当社が粉末とサポートを供給している間に自社で製造を行うようにセットアップすることもできます。」

アナリスト会社 IDTechEx によると、世界の 3D プリンティング市場の規模は現在約 50 億米ドルに達し、2035 年までに 130 億米ドルに達すると予測されており、CMF の登場はタイムリーです。 CADmore Metalは、北米初のCMFアプリケーションセンターをサウスカロライナ州キャリントンのコロンビアに約280平方メートル（3,000平方フィート）の施設でオープンしたばかりで、より多くの材料処理と装置を設置するためのスペースを確保するために、より大きな施設が2026年にオープンする予定であると述べた。