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【特集】金属材料を対象とした3Dプリンタの現状と最新動向

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特集にあたって
Introduction to Special Issue

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金属3Dプリンタの現状
The Current Status of Metal 3D Printer

　金属材料を対象とした3Dプリンタは,航空宇宙分野,生体材料分野を中心に利用されてきている。本稿では,最近のパウダーベッド方式,デポジション方式およびバインダジェティング方式の金属3Dプリンタ開発動向と併せて,国際会議の報告から見えてくる新たな材料開発の動向も含めたAM技術の現状ついて紹介している。

【目次】
1. はじめに
2. 装置開発の現状
　2.1　AM技術の分類
　2.2　最近の装置開発の動向
　2.3　TRAFAMによる装置開発の状況
3. 材料開発の現状
　3.1　粉末材料の開発
　3.2　新たな材料開発
4. おわりに

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金属積層技術の最新動向
―レーザ・電子ビーム・アーク溶接による造形技術―
Cutting Edge AM Technologies by Laser, EB and Arc Welding

　2016年9月に発表されたGE社による金属3Dプリンタ製造メーカ2社の買収というニュースは世界に衝撃を与えたのではないだろうか。今回は金属積層造形技術のうちで最も一般的パウダーベッド方式だけでなく,レーザ+粉末送給方式,電子ビーム+ワイヤ送給方式,アーク溶接(CMTプロセス)による造形技術とその適用について世界の最先端の情報を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. それぞれの技術の特徴
3. SLMソリューションズ社について
4. SLM社装置の特徴
　4.1　部分造形オプション
　4.2　複数台のレーザによる施工
　4.3　各種金属材料に適した豊富なレシピとオープンソースな装置
　4.4　双方向パウダーリコーター
　4.5　インラインのモニタリングシステム
　4.6　パウダーの再利用
5. LPW社について
6. Trumpf社のLMD
7. SCIAKY社とFronius社

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アーク溶接を利用した高速・高強度・低コスト金属3Dプリンタの開発
The Development of High-Speed, High-Strength, Low-Cost Metal 3D Printer Using Arc Welding

　東京農工大学との共同研究により,アーク溶接を用いた新型金属3Dプリンタを開発した。従来タイプの弱点とされた,造形速度,造形物強度,コストの面で,大きな改善がなされた。反面,精度面で劣ることとなるが,後加工を行うことによりこれを補う「ニアネットシェイプ」というコンセプトを活用した新たな工作法として提案したい。

【目次】
1. 緒言
2. 開発コンセプト
3. 本装置の原理と概要
　3.1　基本原理
　3.2　装置の概要
4. 主な仕様・性能
5. 他方式の金属3Dプリンタ
　5.1　粉末床溶融結合方式
　5.2　レーザー溶接方式
6. 本装置の特徴
　6.1　概要
　6.2　材料
　6.3　造形の精密さ
　6.4　ニアネットシェイプ
　6.5　バルク材への直接付加造形
　6.6　マグネシウムへの対応
7. 造形条件の改善による品質向上テストの事例
8. 本装置による造形物の例
9. 本装置の応用分野
10. 今後の開発の方向性
　10.1　大型化
　10.2　5軸化
11. 結言

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ハイブリッド金属3Dプリンターの特徴と実用例
The Characteristic and Applications of Hybrid Metal 3D Printer

　最近金属3Dプリンターによるものづくり,特に工業製品への応用に関する要求が強くなってきている。その状況の中で欧米勢の造形機能のみ搭載されている金属3Dプリンターが主流で活躍している。しかし,当社で開発された金属3Dプリンターは造形機能だけではなく同時に切削機能も搭載されており,ここではその特徴および実用例を挙げ欧米勢との違いを紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. ハイブリッド金属3Dプリンター「LUMEX」の特徴
3. 金型への応用
　3.1　金型製作リードタイムの短縮
　3.2　成型サイクルの短縮
　3.3　ウエルドラインの低減
　3.4　人形の髪の毛(ドールヘア)
4. 部品への応用
　4.1　試作部品の短納期化
　4.2　軽量化
　4.3　CAM System
5. 最後に

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ラティス構造を利用した材料の機能化
Lattice Structures for Multifunctional Application

　本稿では,近年のAM技術の進歩により注目されているラティス構造,特にマイクロメートルオーダーの微細なセルを有するマイクロラティス構造について,微細なセルを製造する上での注意すべき点(レーザーの照射条件の正しい選定,材料の正しい選定など),ユニットセルの設計方法を説明し,最新の研究動向も紹介している。

【目次】
1. 緒言
2. レーザー照射条件と生成されるマイクロラティス構造の特性との関係
3. マイクロラティス構造の幾何形状と構造全体の特性との関係
4. 高機能性を有するマイクロラティス構造の応用
5. 結言

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3Dプリンタの医療デバイスへの応用
Application of 3D Printer for Medical Devices

　近年,3Dプリンタを用いた医療デバイス,とりわけ,患者ごとに形状・機能を最適化したカスタマイズ化インプラント創製への期待が高まっている。3Dプリンタは,従来ない高付加価値医療デバイスの低コストかつ迅速な提供を可能とする。本稿では,3Dプリンタの医療応用の意義,当該分野の国内外での研究開発の現状と課題について,骨関連デバイスを中心として解説する。

【目次】
1. はじめに
2. 金属3Dプリンタ製部材の力学特性
3. 患者毎の骨格形状に合わせたカスタム形状インプラント
4. 多孔体構造設計による低ヤング率化骨代替材料の創製
5. 粉末の力学機能化による力学的生体適合化構造体の創製
6. 表面処理による生体適合性付与
7. 生体適合性評価
8. 金属3Dプリンタの新材料への適用
9. おわりに

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金属3Dプリンタの宇宙航空分野への応用
Application of 3D Printer for Medical Devices

　近年の3Dプリンタの普及はモノづくりの手法を根本的に改革してきた。樹脂に関わる産業での活躍は周知のことである。システム(コンピューター)開発により計算スピードが劇的に進化し金属積層も活躍の場が表れ始めた。地上32万kmから地上1万kmにブレークスルーし既に活躍し始め急激に拡大する最前線を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 宇宙航空分野のニーズに対するAMの必要性
3. 海外の現状は
　3.1　ビックニュースが飛び込んできた
　3.2　欧州では今
　3.3　米国
　3.4　日本の現状
4. 解決すべき課題
　4.1　製造プロセスと装置
　4.2　粉体材料
　4.3　品質保証
　4.4　標準化
　4.5　モデルおよびシミュレーション
　4.6　積層技術
5. 今後の展望
　5.1　ニーズ市場規模と生産性
　5.2　今後の期待
6. おわりに

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[ Material Report -R&D- ]

抗ウイルス機能を持つ漆喰塗料アレスシックイ
ALES SHIQUY with the Anti-Virus Function

　「アレスシックイ」は古来よりの壁材である漆喰の機能をそのままに開発された。「アレスシックイ」シリーズの有する様々な機能のひとつに抗ウイルス性がある。今回新たにウイルスの種類や機能発現のメカニズムの検証を行ったのでその結果を報告する。また,「アレスシックイ」シリーズのラインナップを紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. アレスシックイの特長
3. 試験ウイルスの選定について
4. 試験方法
5. 結果と考察
　5.1　試験ウイルスに対する抗ウイルス効果の検証
　5.2　抗ウイルス効果のメカニズム解明
6. 漆喰塗料のラインナップ
　6.1　「アレスシックイ」
　6.2　「アレスシックイ　外部用」
　6.3　「アレスアートシックイ　厚膜型」
　6.4　「アレスシックイ　モンティアート」
7. 終わりに

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[ 機能材料マーケットデータ ]

プリンタ用ケミカルスの市場動向
Market Trend of Chemicals for Printer

　プリンタの世界市場は,2011 年までは順調だったが,その後低迷し,2014年は1億1424万台(前年比98%)となっている。地域別ではアジア太平洋を除いて全ての地域で減少している。ページプリンタ複合機は2014年1880万台,前年比+ 5%だった。一方,国内のインクジェットプリンタは2014年からオフィス向けの「ビジネスインクジェット」が広まり,本体価格が安く,消費電力が少ないため需要拡大している。

【目次】
1. 世界のプリンタ市場
2. 国内プリンタ市場
3. プリンタ用ケミカルスの市場動向
　3.1　インクジェット用色素
　3.2　ページプリンタ用材料
　3.3　感熱記録用材料
　3.4　感圧記録用材料