ロチェスター工科大学の研究
2020.02.21
FUNMAT HT 3Dプリンターは、米国ロチェスター工科大学の研究
「ナイロン6で出力した造形物が強度特性に与える影響」をサポート
Anthony G.Tantillo氏は、ロチェスター工科大学で「Annealing of Fused Filament Fabricated Nylon 6 with Elevated Isostatic Pressure」という論文を発表した。彼はINTAMSYS社製FUNMAT HT 3Dプリンターを使って、造形物が強度特性に与える影響を研究した。この論文では更に、アニール処理後の影響も研究している。
Formnextにて展示されたFUNMAT HT 3Dプリンター
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■ FDM方式の技術
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3Dプリンティング技術の1つとして、FDM方式（熱溶解積層法）は造形時間が短く、使用できる材料も多いという利点がある。しかし、この方式は精度や強度が低いという弱点がある為、プロトタイプ目的であれば特段問題ないが、機能性パーツの製造となると問題が多くなる。「FUNMAT PRO 410」は、2018年、ドイツ・フランクフルトのFormnext展での正式発表以来、世界中のお客様から注目されています。一連の造形テストやアップグレード、お客様への講習を行った後、現在では安定した納品が可能になりました。特に欧米のお客様からは積極的なフィードバックがあります。
| FDM方式3Dプリンターの構造 |
|---|
| A | フィラメント |
|---|---|
| B | 加熱押出ノズル |
| C | 造形物 |
| D | サポート材 |
| Ｅ | 造形テーブル |
| F | 恒温チャンバー |
Anthony G.Tantillo氏は次のように述べている。-
「よく軽視しがちな問題点は、フィラメントがノズルを通じて積層された造形物には空隙があり、積層面同士が完全に密着していないことである。この為、これら内部空隙は造形物の機械的特性を低下させてしまう。」
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■ ナイロン6の造形
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Anthony G.Tantillo氏はこの論文の中で、熱可塑性ナイロン6を使用しているが、この材料は高い衝撃強度と引張強度があり、製造業に広く応用されている。しかし、ナイロン6も普通のナイロンと同様、粘り易く、歪み易く、加水分解し易いという欠点がある。
FUNMAT HTで造形したナイロン
Dプリンティングでは、造形物の強度を高める為にアニール処理がよく使用される。長時間加熱することでプラスチック高分子の強度を増大させるプロセスだ。緩やかな加熱と冷却を繰り返すことで、充填率、結晶化度、密度、引張強度を向上させることができる。
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大学研究者は、INTAMSYS社製FUNMAT HT 3Dプリンターを使ってPAで造形し、アニール中の圧力が造形物に与える影響を研究した。
実験は、産業用3DプリンターであるFUNMAT HTの精度と信頼性から、効率と進捗度が大幅に向上し、テストサンプルを大量に造形することができた。
Anthony G.Tantillo氏は、圧縮因子を変えても、造形物の強度は予備研究結果で予測した強度と一致ないことを発見した。
一連のテストと分析後、Anthony G.Tantillo氏は
同様に、高圧力をかけると内部空隙は著しく向上したが、曲げ強度は向上しなかった。また、アニール処理後の衝撃強度は大きな影響があり、様々な条件下でのテストにおいて衝撃強度は低下した。結果、FDM方式で出力した造形物に圧力と熱を加えると、内部空隙は向上したが、機械的特性は向上しないことが分かった。
8通りの温度データ。ガラス転移温度の後(破線)線形曲線は指数曲線となる。
FUNMAT HT 3Dプリンター
INTAMSYS社製3DプリンターFUNMAT HTは、一般的なデスクトップ型3Dプリンターにはない工業クラスの精度と再現力を持っており、小ロット生産も可能です。同時に、より迅速で効率的なプロセスを持っている為、専門知識がなくとも高品質な製品を造形できます。