安価で高速な誘導技術により、無制限の可能性が得られます

金属積層造形はさまざまな方法で行うことができますが、考え方は一般的に同じです。大型のプリンターを実行して、溶融金属を基板上に層状に堆積させ、その後、融合して固体の形状を作ります。 ゼロからプリントすることで、従来のサブトラクティブ マニュファクチャリングでは作成不可能な形状を作成できます。量産するには時間がかかりすぎて面倒ですが、少量の部品やラピッド プロトタイピングには信じられないほど高速で効果的な技術です。

今日の金属印刷システムの多くは、レーザーを使用して粉末金属原料を加熱および溶融します。 Rosotics の創設者兼 CEO の Christian LaRosa 氏は、レーザー システムには多くの問題が内在していると述べています。 まず、これらの粉末金属原料は高価であり、しばしば危険です。たとえば、粉末チタンは爆発性があります。 第二に、レーザーは電力を熱に変換する非効率的な手段です。 大規模なレーザーベースのシステムには、特別なエネルギー供給システムが必要になる場合があります。

第三に、それらは危険である可能性があります。その種のパワーの反射ビームでさえ、目に直接当たると失明するのに十分である可能性があります。 そして第 4 に、これらの方法で作成されたパーツは通常、後で熱処理する必要があります。つまり、後で焼くことができるオーブンと同じ大きさのパーツしか印刷できません。

ラローザ氏は、これらすべての問題に対処する代替案を考え出し、航空機やロケットの構造用途に十分な大きさの巨大な金属部品を安価、簡単、迅速に印刷する道を開くと述べた。 Rosotics は、誘導によって金属に高効率で熱を伝える、Mantis と呼ばれる新しいタイプの金属 3D プリント ヘッドを設計、構築、テストしました。

「私の意見では、これは金属を 3D プリントする非常に自然な方法です」と、ラローザはビデオ通話で語った。 「コイルから電磁場を生成すると、その場を通過する強磁性金属は、金属内に誘導する渦電流によって誘導加熱されます。私たちはプロセスからレーザーを排除し、ノズルにワイヤーを通すだけです。 「そして、通過中に誘導加熱します。私たちはこれを高速誘導印刷 (RIP) と呼んでいます。これにより、はるかに少ないエネルギー損失で同じ目標を達成できます。」

プロセスはどの程度効率化されましたか? 「レーザーベースのプロセスの効率は、多くの点で非常にひどいものです」と LaRosa 氏は言います。 「これは熱を伝達する光学的手段です。誘導プロセスに移行すると、効率が大幅に向上します。指向性エネルギー蒸着、レーザーベースのワイヤ供給アプローチと比較して、30～50% 多くの効率が見込まれています」費やされる総エネルギーの効率が高くなります。他のものと比較すると、ほぼ桁違いになる可能性があります。」

原料が強磁性である必要もありません。 「アルミニウムは私たちにとって大きな目標でした。アルミニウムは航空宇宙の多くの構造部品の基礎を形成しており、まったく磁性を持たないからです」とラローザ氏は言います。 「そこで私たちは、冶金科学における画期的なアプローチを利用して、原料を誘導加熱する独自の方法を見つけました。誘導材料のジャケットを誘導加熱することも、物理的接触を通じて熱を伝える誘導加熱チャネルを通ってターゲット原料を移動させることもできます。」

これにより、幅広い金属に対応できるプロセスが可能になります。 同社はこれまでに鉄鋼とアルミニウムを対象に広範囲にテストを行ってきたが、ほとんどの金属は扱えるはずだとラローザ氏は言う。「これまで見てきた限り、航空宇宙で広く使用されている材料や、私たちがターゲットとしているニッチな分野では、それらを扱うことができる」かなり包括的にね」と彼は言う。 「限界を押し上げる材料はたくさんあるだろうが、それでも我々にはプロセスを変更する余地があり、おそらくそれらにも取り組むだろう。チタンはかなり加工可能な材料だが、他にも我々が検討している材料はたくさんある」最も直接的なものの 1 つは白銅で、これは特定の用途では非常に優れた機械的性能を持っています。しかし全体として、このプロセスはワイヤーの形で市販されているどの材料でもかなりうまく機能します。」