金属3Dプリンターが選んだ材料|金属3Dプリンター受託造形サービスのことなら株式会社J・3D

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事業内容 金属3Dプリンターが選んだ材料
Materials selected by metal 3D printers
金属粉末

金属3Dプリンターが急激に注目を浴びておりますが、金属3Dプリンターで出来る事と出来ない事はあまり知られていません。

なんでも出来てしまう魔法の箱と思われている方も多い事と思いますので少しずつ詳しい話をしていきたいと思います。

まず、金属3Dプリンターでは材質が限られております。

1.マルエージング鋼
2.インコネル718
3.チタン64
4.純チタン
5.ステンレスr316L
6.アルミニウム(AlSi10Mg)

正式リリースされている材料は大体この5種類になります。

SKD11やS50Cといった一般的な鋼材、特殊鋼ではありません。

その理由の一つに金属3Dプリンターで造形しやすい材質が初めに選定されました。

それがマルエージング鋼です。ほとんどの金属3Dプリンターメーカーがこのマルエージング鋼の造形ができますが、日本ではあまりなじみのないこの材質は、ロケットやミサイル、航空機といった分野で使われてきた材質で日本では金型補修の溶接材料としては馴染みがあります。

溶接材料という点では金属3Dプリンターもある意味溶接の繰り返しをしているようなもので、このマルエージング鋼は適していると言えます。

マルエージング鋼データを見て頂ければわかりますように、非常に強い引っぱり強度をもっています。また時効材になるので硬度をあげる事も可能で主に金型鋼として使って頂いております。

鉄系の材料としてはマルエージング鋼しかないので鉄系の試作品等もこのマルエージング鋼を使用します。

次にインコネルチタンに関しては難削材と言われる部類になりまして、通常の金属加工業では少々厄介な材質としてご理解されているとは思います。

時間のかかる加工で技術を要する加工になる為金属3Dプリンターで造形する方が早く安く製造できる場合があるため、航空機系のニーズを汲み取って開発されているようです。

チタンインコネル718は自動車、航空機、宇宙産業等ではおなじみな材料になっております。

最近ではアレルギー反応の少ない材質としてチタンのニーズが医療でも高まっています。多品種少量生産の現場では金属3Dプリンターの有効活用ができるかと思います。

最近ではアルミの造形も注目されております。金型レスでの試作品開発、熱伝導率部品等で使用できる為自動車産業、航空機産業でのニーズが見込まれますが、アルミニウムを見て頂ければわかりますが、鋳造アルミ系の材料になりますので熱伝導率はそんなに高いものではありません。

材質データーを確認して頂き問題なければアルミニウムとしては十分な造形品となります。

このように、材質だけをとっても何でも出来るという訳ではありません。

今現状の上記以外でのお客様の要望材質は下記のような材質での要望が非常に多く、これからの材料開発、またはパラメーター開発が急がれます。

SUS303 304
SKD11 SKD61
S50C 鉄
Al5000 7000
銅、青銅、黄銅 等

金属3Dプリンター販売

現在販売されているパウダーベット方式の金属3Dプリンターは

Concept-laser (Mlab / Mlab ,M1,M2.X line 2000R)
EOS  (M100,M100 Dental,M290,M400,M400-4)
Arcam  (Q10Plus,A2X,Q20Plus,Spectra H)
SLM  (SLM125HL,SLM280HL,SLM500HL)
3D-System  (PROX DMP100,PROX DMP200,PROX DMP300 PROX DMP320)
松浦機械製作所  (LUMEX Avance-25,LUMEX Avance-60)
Sodick  (OPM250L,OPM350L,LPM325)
DMG森精機  (LASERTEC 12 SLM、LASERTEC 30 SLM 2nd Generation、)
Renishaw  (RenAM500M,RenAM500Q,AM250,AM400)
Trumpf  (TruPrint 1000,TruPrint 3000)
OR Leser  (CREATOR)
Aurora Labs(RMP1)
三菱電機(EZ300)
Fraunhofer ILT
アスペクト
Aconity3D(AconityMINI、AconityMID、AconityONE)
AddUp
Velo3D(Sapphir)
HBD(HDB-100、HBD-250、HBD-400、HBD-150)
SISMA(MYSINT 100)

 等がありますので、新材質でのパラメーター開発または材料開発の場合はそれらを変更できるシステムを積んでいる金属3Dプリンターを選ばなければなりません。

*詳細の金属3Dプリンターの説明はこちら→金属3Dプリンターの選び方

金属粉末選定

金属3Dプリンターで使用する金属粉末はどれを使っても良い!と勘違いされている方が殆どだと思いますが、残念ですが違います。

金属3Dプリンターで使用する金属材料は球である必要があり(流動性確保の為)、その粒径は金属3Dプリンターにより違います。それは機械の構造によるところなので我々ではどうする事もできません。自社で使用する金属3Dプリンターに合った粒径を選択しなければなりません。

次に重要なのが金属粉末の製造工程です。一番重要なのがガスアトマイズする際の酸素濃度です。酸素濃度が高ければ粉末が酸化してしまいますので造形品質に影響を与えます。あとは分球サイズ。どこにピークを持ってきて分球して頂くかは重要な項目になるはずです。

他にも流動性を見たり、湿度を見たりする必要があります。金属3Dプリンターでの粉末の入れ替えは時間がかかりますので入れ替える前の選定基準をしっかり満たした物を使うとが時間の無駄を生まない最前の方法です。

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