弊社が国内一次代理店を務める金属3Ｄプリンター業界大手*のDesktop Metal社が開発した金属3Dプリンター「Studioシステム」でチタン合金の造形が可能になったことを発表いたしました。
* 『Wohlers Report 2021』
鍛造標準値以上の伸び率と引張強度を持つチタンを材料として商品化
Desktop Metal社は、業界標準を超える高強度な軽量部品を造形可能にする、BMD（バウンドメタルデポジション）方式用材料としてチタン合金を商品化した初めての企業となります。
BMD（バウンドメタルデポジション）方式の金属３DプリンタであるStudio System™は、プレプロダクションや最終用途向けの高性能な金属部品を、少量プリントとしては最も簡単な方法で顧客に提供できる金属3Dプリンティング・プラットフォームです。
量産型およびターンキー積層造形ソリューションのリーディングカンパニーであるDesktop Metal社（NYSE:DM）は、Studio System™にチタン合金Ti-6Al-4V（Ti64）の使用を認定したことを発表しました。
Ti64は、9月に出荷が予定されており、Desktop Metal社は、押出方式のBMD（バウンドメタルデポジション）用材料として、Ti64を商業的に利用できる最初の企業となります。
Studioシステム
Ti64とは
Ti64は、最も広く使用されているチタン合金で、高い引張強度、耐食性、生体適合性を特徴としています。
高い強度対重量比を持つTi64は、航空宇宙・防衛・自動車・石油・ガスなどの産業における高性能な製造用途に最適な材料とされています。
また、生体適合性に優れていることから、手術器具やインプラントなどの医療用途にも適しています。
複雑な形状で軽重量な造形を実現
右図のマシンブラケットは、17-4PHステンレスの代わりにチタンを使用し、ジャイロ格子状のインフィルを用いて設計されており、必要な機能的強度と剛性を維持しながら軽量化と材料の削減を実現しています。 複雑な形状であるため、従来の製造方法では製造できなかったこの新しいデザインを、StudioシステムでTi64を使って3Dプリントすることで、部品の重量を59％削減することができました。
マシンブラケット
優れた機械的特性を持つTi64を材料に使用することで、引張特性は730MPaの降伏強度、845MPaの極限引張強さ、17％の伸び率を実現しています。これらの機械的特性は、金属射出成形による外科用インプラント用途のASTM F2885-17規格で定められた値を上回っています。
高性能なチタン部品の製造をより身近なものに
「Desktop Metalの共同設立者兼CTOであるJonah Myerberg氏は、「チタンは、粉末状態では非常に反応性が高く、焼結が難しいため、金属3Dプリントでは難しい素材でした。当社は、最も一般的なチタン合金であるTi64を、当社のStudioシステムソリューションを通じて3Dプリント用に商品化した最初の企業となり、高性能なチタン部品の製造をより身近なものにすることができることを嬉しく思います」と述べています。
航空宇宙産業での価値
宇宙空間での物体の監視と清掃に焦点を当てた新しい衛星会社であるPrivateer Spaceの共同設立者であるSteve Wozniak氏は、「チタンを使った3Dプリントは、複雑で軽量なデザインをサポートする能力があるため、航空宇宙のような産業では非常に価値があります。
Studio System™によって、Privateer Space社のチームは、衛星の設計と打ち上げの道を開くために必要な、手頃な価格と軽量化を実現することができます。
この技術は、企業が宇宙でのイノベーションを加速させる上で、まさに差別化要因となります。また、Desktop Metal社が行っている材料の進歩を通して、私たちは協力し合い、将来の世代のために宇宙へのアクセスを維持する素晴らしい機会を得ることができます。」と述べています。
チタン 材料Ti64の主な用途
Studio System™で従来の粉末床融合方式の3Dプリントに比べて利用しやすいプラットフォームで、優れた機械的特性と耐食性を持つTi64を材料とした金属部品を製造することができます。
望遠鏡用フォーカスリング
小型望遠鏡のフォーカスリングは、移動式望遠鏡のレンズを固定するためのものです。
レンズの位置と焦点を合わせるために使用される複数のモーターがあります。このリングをTi64で造形することで、すべての部品が軽量化され、より小型のモーターの使用が可能になり、部品の摩耗や組立の全体的なコストが削減されます。
通常この部品は少量生産されるため、従来の製造プロセスでは高価なツールやカスタム固定具への投資が必要でした。Studio System™とTi64を使用することにより、最大6個のフォーカスリングを24時間以内に印刷することができ、数日後には設置可能な状態になります。
ドローン用カップリング
ドローン・カップリングは、ドローンのフレーム上で2つのアセンブリを固定するために使用されます。
カップリングをTi64で造形することで、ドローンのフレームに必要な構造的整合性を維持しつつ、大幅な軽量化を実現しました。
この部品を週に15～25個の少量生産から量産に移行するまでの間、金型や機械加工を必要とせずに行うことができます。
オフィスで使える金属3Dプリンター Studio System™
Studioシステムは、Desktop Metal社独自のBound Metal Deposition™ (BMD)技術を活用して部品を製造する、オフィスで使いやすい金属３Dプリントシステムです。
2ステップ※の簡単なプロセスにより、ほぼハンズフリーでの作業が可能で、金属3Dプリンティングにありがちな粉の飛散や危険なレーザーもありません。プリンターとファーネスで構成されるStudioシステムは、優れた表面仕上げと高性能な機械的特性を備えた複雑な形状の部品を、社内で少量生産することを可能にします。
※材料によっては溶剤脱脂が必要なものもあります。
Studioシステムは、316Lステンレス、Ti64に加え、17-4PHステンレス、4140低合金鋼、H13工具鋼、銅などの素材に対応しています。また、Studioシステムの合理化された2ステップのプロセスを活用した幅広い素材のポートフォリオは、現在活発な研究開発が行われており、今年中に新しいリリースが予定されています。
Studioシステム用Ti64は、2021年9月の出荷を予定しています。Studioシステムとチタンの用途についての詳細はメーカーページを参照ください