3Dプリンティングの機能性を高める新しいプラスチックコーティング

September, 12, 2024, Nottingham--ノッティンガム大学(University of Nottingham)の科学者とエンジニアは、3Dプリンティングで使用されるプラスチック粒子用の新しいコーティングを開発し、その機能を大幅に向上させ、商業用途の新たな可能性を切り開いた。

ノッティンガム大学化学部と工学部の研究者は、3Dプリンティングプロセスで使用されるPA-12ポリマ粒子をコーティングするための効率的で効果的かつクリーンなプロセスを作成するために、超臨界二酸化炭素を使用した。

研究チームは、新しいコーティングがプリンティングプロセスに色と防カビおよび真菌特性を追加する能力を持っていることを実証した。
研究成果は、Nature Communications に掲載された。

最も一般的な商用3Dプリンティング技術の1つは、粉末床溶融結合またはレーザ焼結である。このプロセスでは、流動性のあるポリマ粉末層が敷設され、レーザがコンピュータで生成された設計によって導かれ、粉末を層ごとに溶かす。前の層に新しい粉末の層を塗布し、もう一度レーザで粉末を溶かし、同時に下の層に固定する。このプロセスは、多くの場合、数千の層で構成される設計部品が完成するまで続く。

ポリアミド-12(PA12)は、自動車産業や航空宇宙産業で一般的に展開されている、複雑で詳細な部品をプリントするために3Dプリンティング業界でよく使用される強力なプラスチックである。

「3Dプリンティングやアディティブ・マニュファクチャリングの真の利点は、オーダーメイドのユニークなオブジェクトの設計と製造にあるが、その限界は、全体的なアプリケーションスペースを制限する利用可能なプロパティの材料とパレットにある。この新しいプロセスは、加工性を損なうことなく、幅広い材料能力の開発への容易なルートを提供する」。

新しいプロセスがもたらす2つの重要な機能は、色と防カビおよび防カビ特性のためのコーティングの追加である。現在、メーカーにとっての選択肢は灰色または白色の粉末のみで、色は後から添加されるが、チームはPA-12粒子をコーティングする様々な着色ポリマを作成した。

「3Dプリンティング業界は、使用されるポリマの機能性に制限があるため、いくつかの課題に直面している。これらの課題のいくつかに取り組むために、粒子をコーティングすることで機能を追加するためのシンプルで効果的なアプローチを作成した。着色されたシェルポリマは、プリンティングポリマの機械的および熱的特性と一致するように設計されている。最も重要なのは、業界に遍在するキーポリマ(PA-12)でこれを実証したことである。われわれの新しい着色ポリマパウダーは、既存の商業的に展開された機械で完全に機能する」(Steve Howdle教授)。

現在、PA-12を使用して作られたオブジェクトは、カビや真菌の繁殖により、湿った環境では使用できない。また、新しいシェルコーティングは、これを防ぐコーティングの開発にも使用でき、新しい分野での3Dプリントされたオブジェクトの使用に新たな可能性を開く。

Howdle教授は、「このプロセスの主な利点は、現在の商用3Dプリンティングプロセスに簡単に組み込めることである。これは、新しい機能を導入し、プロセスを簡素化し、重要なことにこれらすべてを持続的に達成することで、範囲を広げるという点で業界に変革をもたらす可能性がある」と付け加えている。