製品開発・試作のサイクルタイム大幅短縮と量産まで

CFRP対応3Dプリンター「FX20」を発表

米Markforgedの日本法人マークフォージド・ジャパンが、アルミニウム合金製以上の強度を持つ炭素繊維強化樹脂(CFRP)でできた製品を造形できる3Dプリンターの新モデル「FX20」を、「第33回 日本ものづくりワールド」(2022年3月16~18日、東京ビッグサイト)で発表したとのニュースがありました。

 

米ベンチャーがCFRP対応の3Dプリンター 強度はアルミ合金の2倍(出典: 2022年3月18日 日経クロステック)

 

ニュースの概要

・米ベンチャー企業である、Markforged社の日本法人マークフォージド・ジャパンが、CERPで造形可能な3Dプリンターの新モデル「FX20」を発表した。

・この新モデルは、同社のCFRP対応3Dプリンターの最上位機種で、最大造形サイズを大きくし、かつ造形速度を高めたものであるという。

・難燃性や耐熱性などに優れるスーパーエンジニアリングプラスチックであるポリエーテルイミド(PEI)系の材料「ULTEM9085」を使って造形できるようにし、飛行機の内装部品といった航空分野などへ利用の幅を広げた。

・この「ULTEM9085」は、同社の短繊維CFRP「Onyx(オニキス)」を使った造形品の8倍程度の曲げ強度となり(540MPa)アルミ合金の曲げ強度よりも2倍ほど高い。そのため、工場における検査用固定治具や産業ロボットのハンドなど、これまでに金属材料を使用していた部品の代替に使われているという。

 

CFRP3Dプリンター材料イメージ

 

 

CFRP材料とは

CFRPとはFRPの一種。FRPは、2つ以上の素材を組み合わせた複合材料(コンポジット)で、プラスチック(樹脂)を母材(マトリックス)とし、そこに繊維を強化材として加えることで、プラスチックの軽量、高い成形自由度といった特徴に加え、繊維のもつ高剛性・高強度な特性も併せ持つことが可能。

FRPの中でも、炭素繊維(カーボンファイバー)を強化材として加えたものをCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics=「炭素繊維で補強・強化された樹脂」の頭文字をとった略語)と呼すぶ。特徴は、「軽くて・強くて・腐食しない」こと。疲労強度に強い、耐薬品性に優れる、通常の熱的環境では安定といった様々な特性があり、スポーツ・レジャー用途や自動車・バイク、土木建築、産業機器などに採用され、航空宇宙分野やレーシングカーといった厳しい条件下においても長年使用されている、信頼性の高い材料。

 

 

今後の展開

CFRPは、金属材料よりも優れた特性を保有している部分もあり、航空宇宙や医療など、高付加価値な製品分野でより活用が進んでいくのではないかと思います。一方、3Dプリンター(FDM)で造形する以上、インフィル(肉抜き)を行わないと、形状の造形自体が難しいということもあり、軽量化という点においては、非常に有利な点ですが、単純に強度比較が可能かどうかという点については疑問が残ります。

また、3Dプリンター用のCFRP材料の価格自体も高価であることから、現時点では適用できるものというのは限られているのではないかと推測していますが、今後需要が高まれば、材料のコストも下がってくることも考えられますので、今後の動向に注目したいと思います。