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 丸紅情報システムズ(東京・新宿)は米Desktop Metal(デスクトップメタル)の金属アディティブ製造(AM)装置(3Dプリンター)「Shop Pro」を「次世代3Dプリンタ展」(2022年6月22~24日、東京ビッグサイト)に出展した(図1)。国内での展示は初めて。平らに敷き詰めた金属粉にバインダーを噴射して固めるバインダージェット方式で、実製品の中少量生産への利用を想定している。

図1 MSYSが「次世代3Dプリンタ展」で展示した「Shop Pro」(米Desktop Metal)
図1 MSYSが「次世代3Dプリンタ展」で展示した「Shop Pro」(米Desktop Metal)
本体内で金属粉にバインダーを噴射して固める方式。(写真:日経クロステック)
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 Shop Proは「Shop」の強化版。Shopシリーズは本体内での造形時には熱を加えないのが特徴で、そのぶん造形時間を短くでき、造形品として固まらなかった部分の材料の再利用率が高い。Shop Proではさらに噴射するバインダーの量、造形する層の厚さなどをきめ細かく調整できる機能を加え、粒径の小さな金属粉を使って微細な部品を生産するなどの用途に使えるようにした。

材料の粒径や成分を調整可能

 もともとShopは、標準材料としてステンレス鋼「316L」(JISのSUS316L相当)、高強度ステンレス鋼「17-4PH」(JISのSUS630相当)などを利用できる。バインダーを噴射する際の解像度は1600dpi(ドット/インチ)。固まらない部分の粉は98%程度の高率で再利用できる。粉は造形エリアの下から負圧で吸い付けて、バインダー噴射時に舞い上がらないように工夫した。粉に埋まった状態で成形するためサポート形状を付ける必要がなく、複数の部品が関節でつながったような形状の一括造形も可能だ(図2)。造形品が固まったら「パウダーステーション」で未硬化の金属粉を除去し、「ファーネス(焼結炉)」で焼結して金属部品にする。

図2 多くの関節からなる成形品
図2 多くの関節からなる成形品
ドラゴンは多くの駒が連結した構成で、伸ばしたりとぐろを巻いたりさまざまな姿勢にできる。(写真:日経クロステック)
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 Shop Proでは粒径や成分を調整したさまざまな材料での造形を試せる(図3)。例えば、「通常の金属粉は粒径10μ~50μm程度のものが混ざった状態だが、20μm以下の粉だけを利用すればそれだけ微細な部品を造形しやすくなる。逆に大きめの粒径であれば造形スピードを速められる可能性がある、といった検討に使える」(Desktop Metalのアジア太平洋地域販売チャネル担当副社長のCK Kan氏)。「資源確保やアレルギー防止などの対策でニッケルの少ない材料を使いたい、というようなニーズにも対応可能」(同氏)としている。

図3 微細な部品の造形も想定
図3 微細な部品の造形も想定
粒径の細かい金属粉を使って精密な造形品を得られる。医療機器の部品などへの応用を見込む。(写真:日経クロステック)
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 新材料の適用に向けたユーティリティーソフトウエア「Live Sinter」も提供する。ゆがみの起こりやすい形状の試験片を新材料で造形して3Dスキャナーで測定し、Live Sinterに読み込ませると、変形の傾向を人工知能(AI)によって学習する(図4)。新たに造形する形状に対しては、学習結果からあらかじめ造形データを逆方向にゆがませるなどの補正を加え、最終的にゆがみのない形状を得られるようにする。

図4 「Live Sinter」用の試験片
図4 「Live Sinter」用の試験片
変形状況をAIによって学習し、その結果に応じてさまざまな造形品の形状をあらかじめ補正できる。(写真:日経クロステック)
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 現状では、材料について「本体内を加熱しない半面、(造形チャンバー内に)不活性ガスを充満させていないため、爆発性のない材料に限る。また現状のバインダーが水を使っているため、水で酸化するなどの反応が起こらないもの」(Kan氏)という条件がある。Shop Proの価格は1億円強になるという。