高性能バイオベースパウダーによる責任ある3Dプリンティング

2022年07月04日｜読書時間4分

3Dプリンティングは、生産におけるカーボンフットプリントを削減するために、代替方法や代替材料を実験・探求するのに最適な位置にあります。私たちはパートナーと協力して、3Dプリンターで使用する100％バイオベースのパウダーを開発しました。この革新的なパウダーが、より責任ある製造への一歩となることをご覧ください。
 

EOSでは、企業が排出量を削減し、リサイクルを促進し、積極的な模範を示すことで持続可能性を促進できるよう、製造プロセスの改善に取り組んでいます。そのため、先進的積層造形（AM）用のカーボンニュートラル認証された衝撃材ソリューションを開発しました。
 

100％再生可能、ゼロ・ネット・カーボン

カーボンニュートラルとは、二酸化炭素の排出量が相殺された量を上回らないように、二酸化炭素の排出量を削減し、二酸化炭素の正味排出量をゼロにすることです。EOSとEOSのグループ会社であるアドバンスト・レーザー・マテリアルズ（ALM）は、ポリアミド11ポリマーにおいて、パウダーのバイオベースの性質と材料製造方法の組み合わせにより、これを達成しました。

ポリアミド11パウダーは、ひまし油ベースの高機能ポリマーの先駆的イノベーターとして知られるアルケマが開発した。ALMの協力により、ポリアミド11パウダー・ソリューションはカーボンニュートラルに認定された。これは、ALMがテキサス本社にソーラーパネルを設置し、エチオピアのMyClimateソーラー・プロジェクトからゴールド・スタンダードのカーボン・クレジットに投資することで、付随的な炭素発生を相殺するための追加措置を講じたおかげです。

PA11パウダーの製造工程は、単にヒマシ豆から始まる。この資源はポリマーを製造するのに最適な候補である。なぜなら、インドでは限界土壌で容易に生育し、干ばつに強く、栽培する農家にとって利益が大きいからである。他の食用油では育たないような条件でも、農家はPA11パウダーの開発によって増大したヒマシ豆の需要を満たすために作物を拡大することができる。このため、ヒマシ栽培は、ヒマシ栽培地域の50万世帯以上に利益をもたらしている。

ひまし油は、多くの一般的な植物油に似ている。この油はアルケマによってモノマー粉末に加工され、射出成形や3Dプリンティング用のポリマー粉末としてさらに発展させることができる。

このパウダーをレーザーベッド融解印刷に適したものにするには、ALMの専門知識が必要で、AMシステムで適切に機能するようにパウダーの調整を行う必要があった。ALMはこのパウダーをPA 820-MF CNという名称で製造しています。この材料はEOSから直接購入でき、EOS P 396およびEOS P 770での使用に適しています。
 

パフォーマンスに妥協なし

PA 11パウダーは卓越した基準で製造されています。このパウダーは、靭性、耐久性、軽量性、加工の多様性などの面で、その優れた特性と性能が世界的に認められています。

その耐久性により、これらの素材は幅広いプロジェクトに使用することができる。標準的な生活用品に使用されるだけでなく、自動車や航空宇宙用途にも使用できる。

耐久性による持続可能性

バイオベースのパウダーは、頑丈で長持ちするように意図的に設計されています。多くの油性ポリマーのように生分解性ではありませんが、材料固有の耐久性により、多くの生分解性材料に見られるような腐敗のリスクなしに長期間使用可能であることが要求される部品を製造するのに理想的な選択肢となります。

このように使用する材料が変わった結果、部品交換の頻度が減った。ポリアミド11パウダーの使用は、堅牢性の低い素材とは対照的に、生産に必要なコストを削減し、その結果、減価償却や廃棄の必要がある部品が少なくなるため、環境にプラスの影響を与え続ける。

責任ある製造に専念

私たちはパートナーとともに、責任ある製造業を新たな常識として確立することを強く意識しています。この素材は、持続可能な原料であるヒマシ豆と、高度な性能特性およびカーボンニュートラルな気候変動プロファイルを兼ね備えています。

革新的なポリアミド11は、私たちが提供する初のカーボンニュートラルな100％バイオベースのパウダーです。私たちは、他の天然オイルをベースとしたパウダーと、将来のより広範な素材への可能性について研究を続けています。しかし、ポリアミド11の製造過程から明らかなように、可能な限り責任ある製造方法を完全に実現するには、この分野の複数の分野にわたる変化を組み合わせる必要があります。そのため、私たちは3Dプリンティング・システムのハードウェアを最適化し、使用する材料のリフレッシュ・レートを向上させるためのプロセス・パラメーターにも取り組んでいます。

リフレッシュレートが向上すれば、「非溶融パウダー」（最終製品の一部とならないプリンター内のパウダー）の再利用が少なくなり、その後のプリントに使用できるようになります。これは、3Dプリンティングの進歩を通じてより責任ある製造業を推進し続けるというEOSの哲学を反映しています。