ExOne が ORNL から 3D プリント金属への新しいバインダー ジェッティング プロセスのライセンスを取得

Aug 07, 2023

バインダージェッティング 3D プリンター メーカー ExOne は、強化された軽量金属セラミック部品の製造を可能にする新しい印刷方法をオークリッジ国立研究所 (ORNL) からライセンス供与しました。

ORNL が 18 か月間開発してきた特許出願中のプロセスにより、ExOne 機械でアルミニウムを浸透させた炭化ホウ素コンポーネントを作成できるようになりました。 両社間の既存の研究開発ライセンスに基づいて、最新の契約により、ExOne は科学研究用部品を 3D プリントして顧客に提供することで、この技術を商業的に使用できるようになりました。

ExOneのバインダージェッティングプロセス

ExOne はバインダー噴射機の製造を専門とし、1996 年にこの技術をライセンス供与して以来、その技術は多くのシステムに統合されています。 同社の現在のポートフォリオは、エントリーレベルの InnoventPro から大容量の X1 160PRO まで多岐にわたり、それぞれが独自のプロセスのバリエーションを備えています。

基本的に、ExOne の技術には、金属、砂、またはセラミックの床にバインダーを噴射して形状を作成し、その後焼結して粒子を最終部品に融合することが含まれます。 同社はこれまで、米空軍などの軍事顧客のニーズを満たすためにそのプロセスを利用してきましたが、最近ではそのテクノロジーの能力をさらに強化することが求められています。

たとえば、昨年、ExOne はバインダーの噴射に関する既知の問題を解決するために大学に 280 万ドルを発行し、他のコラボレーションでは 21 件の新しい適格な資料を生み出しました。 現在、ORNL との進行中のプロジェクトも実を結び、そこのチームが加工中に部品に材料を浸透させることができるバインダー ジェッティング方法の開発に成功しました。

ORNL の特許出願中のアプローチ

ORNL は約 6 年間にわたり、ExOne と緊密に連携してシステムのパラメータを最適化し、H13 工具鋼などの新しい材料を処理できるようにしてきました。 2019年7月に開始されたそのようなプロジェクトの1つで、ORNL主導のチームは今回、炭化ホウ素をアルミニウム合金に吸収させる新しいプロセスを開発した。

金属マトリックス複合材料または「サーメット」として知られる、得られた材料は、母合金の強度を保持するだけでなく、より軽量で、中性子吸収特性も備えています。 このような特性により、複合材料は中性子散乱装置の作成に特に役立ち、科学者が原子レベルでデータを効果的に取得できるようになります。

このプロセスの可能性を見て、ExOne は 2019 年に最初に研究開発目的でこのプロセスのライセンスを取得しましたが、最新の合意の後、商用利用も許可されるように延長されました。 更新されたライセンスは、米国特許第 16/155,134 号、「積層造形を使用した中性子吸収材料からのコリメータおよびその他のコンポーネント」の製造、および他の 2 つの仮出願を対象としています。

この契約後、ExOne は今後も ORNL と協力して中性子実験で使用するさまざまなマトリックス複合コンポーネントを製造する予定です。 新しいバインダー噴射法の商用ライセンスを取得したExOneは、それを顧客に提供し、軽量のエネルギー吸収金属セラミック部品を製造する新しい手段を提供する予定です。

セラミックの可能性を活かす

セラミックのエネルギー吸収特性はよく知られていますが、セラミックの固有の脆弱性と複雑な焼結要件により、加工が困難で亀裂が生じやすいことがよくあります。

しかし、HRL Laboratories などの企業は最近、これらの欠点を回避する新しい技術、および 3D プリントによる耐破壊性セラミック マトリックス複合材料 (CMC) を開発しました。 これらのガラス状材料は耐久性が強化されているため、エネルギー生成用途での使用が可能になる可能性があります。

同様に、フラウンホーファー IKTS のチームは、セラミック材料と金属材料の両方を 1 つの部品に統合できるマルチ マテリアル ジェッティング システムを作成しました。 科学者らの新しいプロセスにより、セラミックで強化された要素を備えた衛星エンジンを含む、一連の耐熱部品が生み出されました。

さらに、最終用途の観点から見ると、セラミックは歯科分野で使用されることが多く、昨年 Syqe Medical はこの目標を念頭に置いて XJet システムを導入しました。 XJet の特許取得済みのインクジェットベースの NanoParticle Jetting (NPJ) テクノロジーを使用することで、同社は以前よりも堅牢で電気絶縁性の高い製品を製造することができました。

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注目の画像は、ExOne の従来のバインダー ジェッティング システムの 1 つを使用して 3D プリントされたセラミック部品を示しています。 写真はExOne経由。

Paul は歴史とジャーナリズムを卒業し、テクノロジー ニュースの最新スクープを見つけることに情熱を持っています。