軽量複合材料の製造には、航空宇宙、自動車、防衛の分野で高い要件が求められます。これらの分野では、軽量化と強度と耐久性の確保が課題を達成するための重要な要素となります。ただし、これは非常に時間と費用がかかるプロセスです。
ExOne は、金属および砂バインダーの噴射のための 3D プリンティングの分野を専門とする米国に拠点を置く積層造形会社です。ExOne は、複雑な製品の製造を可能にする代替品を開発しました。カーボンファイバー or ガラス繊維部品を強化することで、複雑な形状を構築するための高価なツールの使用を回避できます。これは、溶剤、通気ツール、彫刻刀などの補助的な方法が必要ないことを意味します。
この技術は、固体だが可溶性の 3D プリントされたシリカまたはセラミック砂の中子を使用する精練プロセスです。特定の強度要件に従って、複合層の前に水溶性スプレー剤または Te を 3D プリントして細孔のない表面を残し、次に布地または重ね合わせによって表面に複合材料を追加します。硬化後、可溶性サポート材料は水道水で簡単に洗い流され、中空の複合部品が残ります。また、溶解したメディアはリサイクルして、将来の 3D プリントに再利用することもできます。
ExOne の最高技術責任者であるリック・ルーカス氏は次のように述べています。これが私たちがターゲットにし、追求したい市場です。当社には複合材業界で働いた経験があり、人々を理解しているエンジニアがいます。複合材製造の現状に対する需要はさらに高まっています。」
2013 年以来、ExOne のエンジニアは、180°C でシリカまたはセラミック グリットを水溶性溶媒に結合できることを初めて発見しました。問題は、コーティング工程と、材料を最適化するための接着剤ジェット 3D プリンティングの使用に集中しています。ルーカス氏は次のように説明しました。「私たちが通常使用しているセラミック砂は多孔質です。したがって、複合材料をその上に広げるだけの場合は、加圧および加熱下でオートクレーブにかけ、その後固化させます。その後、樹脂は複合材料に浸透し、洗い流されなくなります。したがって、これを防ぐためにコーティングの層を適用する必要があります。ここ 1 年ほど、当社はコーティング方法とプロセスの改善に多くの時間を費やし、お客様に優れたコーティング オプションを提供してきました。」
水溶化技術による複合材料による最終配管部品
今日、この方法は、航空機のエアダクト、圧力タンク、シールド、ピラー、マンドレルなどの炭素繊維とガラス繊維で強化された複合材料の製造に使用され、特に従来の技術による製造にはこれまで適していなかった設計に使用されます。たとえば、大型ヘリコプタ用のエアダクトを提供する会社である REC は、ExOne のフラッシングツールを使用して 2 台の CH-35K ヘリコプタのエアダクト用のマンドレルを作成し、デモンストレーションのためにこれらのヘリコプタを米国海兵隊に納入することに成功しました。
カーボンファイバー3Dプリントによる水溶性パイプを使用した複合パイプ
ExOne はまた、従来のオートクレーブ処理プロセスで遭遇するもう 1 つの一般的な課題、つまり熱膨張とその部品形状への影響にも対処しようとしています。フラッシングプロセスにより、粉末を置換して膨張を制御し、変形を最小限に抑えることができます。たとえば、珪砂の高い熱膨張係数は一部の材料に適している場合がありますが、より低い熱膨張係数が必要な場合には、セラミック砂の方が適切な選択となる場合があります。
現在、このテクノロジーは主に米国にある ExOne の導入センターを通じてオンデマンドで提供されています。しかし同社は、近い将来これらの機能を欧州にも拡大したいと考えており、需要の拡大に応じてパートナーと協力する可能性があると述べた。ExOne はまた、より高い強度、より微細な解像度、より高い温度性能を提供する次世代バージョンを通じて接着剤ソリューションをさらに改良するために懸命に取り組んでいます。(出典:中関村オンライン)
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投稿時間: 2021 年 9 月 28 日