3Dプリンティングで産業技術の未来を築く 日本3Dプリンティング産業技術協会

• 日本溶接協会 AM部会長　田中　学　氏
• 日本3Dプリンティング産業技術協会　代表理事　三森　幸治　氏

セラミックスは脆性かつ高融点の材料であり、樹脂や金属に比べて軟化・溶融しにくく、熱衝撃に弱い。よって、樹脂や金属向けに開発された、レーザー等を熱源として樹脂や金属をdirectに溶融・凝固させるAM手法をセラミックスに適用することは難しい。そこで、粉末混合や造粒、脱脂や焼結等の各プロセス技術をAM手法と融合させたセラミックスindirect AMプロセス技術を開発してきたので、本講演で紹介します。

光造形法は、有機／無機など多様な素材を扱うプロセスである。その造形工程は、光硬化性樹脂に微粒子を分散してペースト化し、平滑に塗布して紫外線描画を繰り返しつつ、断面形状を層間接合するものである。また後処理は、構造体を加熱して有機成分を焼失させながら、無機成分の焼結を達成するものである。構造次元の理論設計に基づき、エネルギーやマテリアルの流れ制御を実現し、地球から宇宙に至る環境構築に貢献したい。

本講演では、MEX（Material Extrusion）方式3Dプリンタで使用可能なセラミックス・金属フィラメントの開発により、樹脂材料向けの安価なプリンタを活用した造形事例、造形後に行われる脱脂・焼結工程の概要、焼結後の機械特性、さらに多様な材料への応用展開について紹介します。

当社が研究開発を行っている構造用セラミックスを製造することを目的とした粒子均質化モデリング（PHM）法と呼称する新しいバインダージェッティング（BJ）造形法を紹介する。既存技術では困難であった厚さ10mmから30mmの部品の造形と焼結・評価を通して、本技術の特徴と造形時の挙動について解説する。

当社は「光造形法」による独自のセラミック３Ｄプリンタを開発し、2018年に親会社の写真化学より分社設立、国内を中心に３Ｄ造形事業を展開してきました。その間、エントリーモデルから量産機まで幅広くラインナップし、最近では、エネルギー、医療、電気・電子、モビリティ等の分野で社会実装をめざした試みがなされています。ここでは、当社の技術の特徴や様々な分野での活用事例についてご紹介します。

連続炭素繊維複合材料の最新研究と応用の動向を紹介する．3Dプリント技術により繊維の配向を自在に制御し，軽量で高強度な部材を効率的に製造できるようになってきている．ニアネットシェイプ成形によるコスト削減も可能となり，多品種少量生産への活用が期待できます．

近年、治具や設備パーツの調達では、リードタイムの長期化やコスト増が課題となっています。本セッションでは、Markforged 3Dプリンタを導入する国内企業の事例を紹介し、サプライチェーンの柔軟化、脱炭素対応、ダウンタイム削減につながる最新動向を解説します。

自動車・航空宇宙・ロボット業界で拡大するFDMカーボンファイバー材料の活用事例をご紹介。軽量・高強度を活かした部品設計の工夫や、治工具・最終部品への適用ノウハウ、実践に役立つヒントを解説します。

フラウンホーファーIGCVでは、自動ファイバー配置 (AFP)、ファイバーパッチ配置 (FPP) の分野に加え、自動曲げを加えた熱可塑性プルストルージョン(Thermoplastic Pultrusion)の分野にも積極的に取り組んでいます。今回は姉妹機関のミュンヘン工科大学の炭素複合材料学部と共同で、航空および宇宙におけるロボットベースの CFRP 製造について解説します。

• 日本溶接協会 AM部会顧問/大阪大学 名誉教授　平田 好則 氏
• 日本溶接協会 AM副部会長/大阪大学 招聘教授　石出 孝 氏
• 日本3Dプリンティング産業技術協会 常務理事・研究員　松岡　司　氏