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大面積マルチ材料3Dプリンターが研究に寄与

July, 7, 2017, Oak Ridge--先頃、エネルギー省(DOE) Manufacturing Demonstration Facility (MDF)に導入された二番目に大きな3Dプリンターは、1つの物体で2つの異なる材料をプリントするように改良される。これはOak Ridge National Laboratory (ORNL)の研究者が行っている材料研究を大きく進めることになる。
 Cincinnati Incorporatedが共同R&D契約に基づいて提供される次世代プリンターは、ḾDFの現在のBig Area Additive Manufacturing (BAAM)システムの能力を拡張する。BAAMは、これまで自動車、家、ウインドタービンブレードの型、新しいジェット旅客機の翼製造支援に使われるトリム工具をプリントしてきた。
 新システムは、13フィート長、6.5フィート幅、8フィート高さのポリマ材料をプリントする能力がある。これにより、既存のBAAMプリンターの20×8×6フィートよりも大きな構造が可能になる。
 ORNLは、異なる材料、2つのドライヤ、2つのラインを装置のエクステンダに収容するために2つのホッパーを取り付けた。その技術によって研究域を広げることができ、部品の位置によって材料を調整する能力が含まれることになる。
「一般に、内部に対して部品の表面に異なる特性を付与したいと考える。しかし、現行のシステムでは、そのような移行は非常に困難である。例えば、炭素繊維で満たした熱可塑性物質からガラスファイバの熱可塑性物質、その中間の何かへ替えたいと考えるかもしれない」とVlastimil Kunc氏は説明している。
 プリンターは、研究チームが使いたがっている他の特徴も備えており、これには新しい組込みエレクトロニクスと制御、先端安全システムが含まれる。新しいプリンターの最上部にクロスビームは存在しない。プリンターは、もっと高さのある物体を収容し、プリント後に物体を簡単に取り除く、つまり引っ張り出すだけである、と同氏は付け加えている。
 ḾDFは、2014年に最初のBAAMプリンターをCincinnati社と共同開発して導入したことで大規模積層造形に注力し始めた。これまで、プリンティングは、一種類のポリマを使って行われた。典型的な主力材料は炭素繊維アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)。あるいは高温炭素繊維合成物を使った。昨年、ḾDFでの研究は、航空宇宙アプリケーション向けに高温ツーリングに注力しており、例えば3Dプリントされたオートクレーブツールを開発した。これは、350°F、100 psi圧力に耐えられる。今年は、研究チームは、自動車部門向けに、もっと初期の技術進歩にフォーカスしている。
 先進的システムは、材料と堆積技術を前に推し進める、研究者がプリンティングプロセス中に改善するからである。新しいプリンターによって、竹、ポプラ、亜麻やセルロース系繊維を含む生物由来の材料の開発がもっと迅速になる。これはDOEのDOE’s Bioenergy Technology Office およびBioEnergy Science Center.の専門家と連携して行う。
「マルチ材料能力が整備されると、全く新しい展開が始まる」とKunc氏は話している。研究チームは、この夏にその新しいプリンターで研究を始める予定である。
(詳細は、www.ornl.gov)