2019年12月13日に弊社にて開催した「金属3Dプリンティングセミナー」のスライドです。セミナーでは3DプリンターMarkforged Metal Xの実演を行い、Wash-1、Sinter-1の実機をご紹介いたしました。

1. 金属3Dプリンティングセミナー
～Markforged Metal X実演～
2019年 12月10日
株式会社3D Printing Corporation @3DPC Yokohama

2. THE METAL X
画期的な印刷方法
Pros/Cons
実用までの具体的なプロセス
実演

3. 3D Printing Corporationとは
3Dプリント技術の水先案内人
・オペレータの研修・育成
・DfAMのアドバイス
・世界中の3Dプリンターメーカ
・ベンチマーク支援
・既存製品のReverse支援
・量産化支援

4. 海外における3Dプリンターの産業界進出
航空宇宙産業では重量，体積，部品コスト
を抑えるために，製造レベルでいちはやく
3Dプリント技術を取り入れた
ex) ロケットラボ(2015)，
スペースX(2016)，
GE(2017)

5. GE社の発表による「ターボプロップエンジンの製造に3Dプリント技術を取
り入れた結果」より抜粋
燃焼器の試験スケジュール 12ヶ月 ⇒ 6ヶ月に短縮（2分の一）
使用生産パーツ数 855個 ⇒ 12個
サプライヤーの数 50 ⇒ 1
サブシステムの数 40 ⇒ 1
部品そのもの、サプライ、輸送、
人件費、、、大幅にコストダウン
3Dプリントが産業界に及ぼすパラダイムシフト

6. SLS (Selective Laser Sintering)
・金属プリンターの高価格
・積層界面の接合強度に因る異方性
・粉末の粉塵爆発の管理
従来の金属3Dプリント

7. SLS方式が高額になる理由
SLS (Selective Laser Sintering)
・金属プリンターの高価格
・積層界面の接合強度に因る異方性
・粉末の粉塵爆発の管理

8. SLSは原理上積層界面の接合強度が下がる
SLS (Selective Laser Sintering)
・金属プリンターの高価格
・積層界面の接合強度に因る異方性
・粉末の粉塵爆発の管理

9. 粉塵爆発のメカニズムと管理方法
SLS (Selective Laser Sintering)
・金属プリンターの高価格
・積層界面の接合強度に因る異方性
・粉末の粉塵爆発の管理

10. SLS金属粉末のリユース
金属粉末の再利用
＞造形後の金属粒径が増大
＞最弱部形成の確率が増加し構造強度低下
最弱リンク説

11. SLS金属粉末のリユース
金属粉末の再利用
＞本質的なAMの特徴の１つを失っている
＞セレクティブ≠アディティブ

12. THE METAL X
Breakthrough

13. ADAM: FDM x 金属粉末射出成型MIM

14. ADAM方式 3つのプロセス
1.素体の3Dプリント 2.有機溶剤による洗浄 3.炉を使った焼結

15. Metal X
3つのプロセス
3つの機器

16. ADAM方式 1.素材の3Dプリント
・FDMと同様の要求
印刷は家庭でも可能なほど安全
ガス配管，排気能力等不要
必要電源が100V1800W
・デスクトップサイズ
従来金属プリンターより小さな専有
面積
・平易かつ手間が少ない材料交換
扱いやすい5種類の金属材，交換が
容易
・高速な造形
高速造形による低コスト化

17. ADAM方式 1.素材の3Dプリント
・FDMと同様のハードウェア50,100,200μmの積層
・平行リンクによる3軸操作
・抵抗加熱によるフィラメントの流動化
・エクストルーダによる出力
＞一般的な樹脂3Dプリンターと同じ機構
・主材：金属粉末＋バインダーのフィラメント
・副材：セラミック＋バインダーのフィラメント
＞セラミックは分離帯に使用
機器の要求が低く低コスト

18. ADAM方式 1.素材の3Dプリント
・MiM方式を元に作られた材料
・金属粉末をバインダとなる蝋材に含有
＞粉末の粒径への要求がSLSに比べて小さい
＞粉末の表面が覆われているため粉じん爆発しない
＞粉末より清掃が簡便で短時間で材料交換可能
Metal X用フィラメント

19. ADAM方式 1.素材の3Dプリント
利用可能な材料として、現在では5種類使用可能
ステンレス鋼SUS630, 工具鋼SKD61
インコネル625, 工具鋼SKD11,SKD12
極低炭素鋼SUS316L,チタン合金Ti-6Al-4V, 銅
が導入予定
Metal X用フィラメント
特に銅はレーザーをよく反射し、
加熱が難しいため、ADAM方式が
有利

20. Metal X
3つのプロセス
3つの機器

21. WASH-1 機器スペック
洗浄器サイズ：356 x 254 x 203 mm
電源要求： 単層120V/1650W
（100Vへの変換器付）
使用溶剤：Opteon SF-79(Opteon Sion)
Wifi/ethernetによるオンライン操作
タッチパネルによる操作
ADAM方式 2. 有機溶剤による洗浄

22. 安全装置：
・プログラムされていない温度上昇等を
感知して自動停止
ADAM方式 2. 有機溶剤による洗浄

23. 化学処理により金属粉末バインダーとなる蝋材を除去
歴史ある金属粉末造形(MiM)と同じプロセス
重量の変化で脱漏具合を確認
印刷直後＞洗浄開始＞洗浄経過＞洗浄後
洗浄のプロセス
ADAM方式 2. 有機溶剤による洗浄

24. ADAM方式 2. 有機溶剤による洗浄
有機溶剤：
Opteon SF-79(Opteon Sion)
・目への影響：Category 2B(最低)
目に入ると目の痛みがあるが
7日間の観察により完全に治癒
・内臓への影響：Category 3(最低)
のどの痛みや頭痛めまいの原因に
なるが致命的な問題にはならない
衛生管理上の注意
・溶剤の霧や蒸気を避ける
・使用後十分に手を洗う
・屋外か十分に換気された屋内で使
用
Markforged

25. ADAM方式 2. 有機溶剤による洗浄
有機溶剤：
Opteon SF-79(Opteon Sion)
必要な準備
・有機溶剤作業主任者
・オペレータの半年に1度の健康診断
・環境濃度測定：
半年に一度自治体へレポート
・労働基準監督
・有機溶剤取扱を示すパネルの設置
Markforged

26. ADAM方式 有機溶剤作業主任者の要点
「有機溶剤作業主任者」について
「有機溶剤作業主任者」とは、①作業に用いる有機溶剤による汚染や溶剤の吸入を防いだ作業 方
法を決定し、従事労働者の作業を指揮するほか、②局所排気装置、プッシュプル型換気装置 また
は全体換気装置の点検、③保護具の使用状況の監視、④タンクの内部における作業の有機 溶剤中
毒防止措置が講じられていることの確認をする責任者です。 事業者は、労働災害を防止するため、
屋内作業場又はタンク、船倉若しくは坑の内部その他の 厚生労働省令で定める場所において、有
機溶剤（当該有機溶剤と当該有機溶剤以外の物との混 合物で、当該有機溶剤を当該混合物の重量
の５パーセントを超えて含有するものを含む。）を 製造し、又は取り扱う業務で、厚生労働省令
で定めるものに係る作業については、有機溶剤作 業主任者技能講習を修了した者のうちから、
「有機溶剤作業主任者」を選任し、その者に当該 作業に従事する労働者の指揮その他厚生労働省
令で定める事項を行わせなければなりません。
（労働安全衛生法第14条、同施行令第６条第22号、同別表第18第22号）
Markforged

27. ADAM方式 有機溶剤作業主任者の定義
「有機溶剤作業主任者」について
「有機溶剤作業主任者」とは以下４つの責任者
①衛生管理可能な作業方法を決定し作業者を監督
②換気装置を点検
③保護具の使用状況を監視
④有機溶剤中毒防止措置の維持管理
選任基準
有機溶剤作業主任者技能講習(数日)を修了した者
Markforged

28. 1回の洗浄時間は通常17-30時間程度
複数パーツを同時に洗浄可能
・パーツが大きい
・表面積が大きい
・一度に洗浄するパーツ数が多い
場合にSLSより速い印刷が可能
＞より大バッチの製造に向いている
ADAM方式 2. 有機溶剤による洗浄

29. Metal X
3つのプロセス
3つの機器

30. ADAM方式 3. 炉を使った焼結
SINTER-1 機器スペック
焼結炉サイズ：141D x 305L mm
電源要求： 単層120V/36-50+A
10kW
最大温度： 1300℃
使用ガス：混成ガスN2.9%Ar97.1%
アルゴンガス100%
Wifi/ethernetによるオンライン操作
タッチパネルによる操作

31. ADAM方式 3. 炉を使った焼結
ガス使用サイクル：
MarkForged推奨の50Lガスボンベ(約1万
円)で4回の焼結が可能
＞1回当たり3000円
230LのLGCを10回に1度交換する．
＞１回当たり約9000円

32. ADAM方式 3. 炉を使った焼結
焼結後の材料クオリティ：
・MiMを超える強度・密度
・理想値の96%以上の性能
・17%の収縮をソフトで予測

33. Metal Xのインターフェイス Eiger

34. Metal Xのインターフェイス Eiger

35. THE METAL X
Breakthrough

36. ご清聴ありがとうございました