大量の3D部品を製造する添加剤メーカーでは、多くの場合、その出力の速さから結合剤噴射法が使用されます。 結合剤噴射法と粉末床技術は、よく似た方法で実行されるため、結合剤噴射法は粉末床技術のサブセットと見なされています。 ただし、結合剤噴射法では、レーザや電子ビームを使用して粉体を溶解/溶融するのではなく、液体結合剤を使用して、金属、セラミック、ポリマー粉体粒子を結合します。 これにより、二次分離または焼結手順で凝固してプリンタから取り除かれる「未焼結部分(green part)」が形成されます。

この「未焼結部分(green part)」と最終部品の品質が一定に保たれるようにするために、粒子径粒子形状、化学的性質、及び微細構造の特性など粉末の材料特性を最適化する必要があります。 Malvern Panalyticalは、添加剤メーカーをサポートする広範な材料特性評価ソリューションを提供しています。

材料の粒子径分布解析

粒子径分布は、粉末床充填と流動性に影響し、さらに、製品品質や最終部品の特性にも影響するため、粉結合剤噴射法にとって非常に重要です。
結合剤噴射法において金属、セラミック、及びポリマー粉末の粒度分布を測定するレーザ回析は、世界中の粉末生産業者、部品メーカー、機械メーカーが粉末製品の認定、最適化のために使用している確立された技術です。 Malvern Panalyticalは、レーザ回析でこれらのメーカーをサポートする装置を提供しています。 実験室環境でMastersizer 3000を使用するか、オンラインでInsitecを使用してレーザ回析を行うことで、再現性の良いの粒子径分布を提供できます。

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結合剤噴射法部品の粒子形状の最適化

粒径と粒子形状の両方は、粉末床密度と粉体流動性に影響します。 この理由により、最終部品の特性、粒子形状は、結合剤噴射法で最適化する必要のあるもう1つの重要な特性です。 滑らかで規則的な形状の粒子は、表面が粗く不規則な形状の粒子より流動性に優れ、簡単に充填できるため、理想的です。
添加剤メーカーはこの規則的な形状を実現できるようにするために、Morphologi 4自動画像処理システムを使用して、金属、セラミック、ポリマー粉末のサイズと形状を分類し、定量化することができます。 これは、長さや幅などの粒子径分布測定と、真円度や凸度(粗さ)などの粒子形状評価を組み合わせることで実行されます。 

金属合金粉の元素分析

金属合金粉の元素組成の分析は、結合剤噴射法にとって特に重要です。これは、合金成分の濃度中の小さな変動が、化学的/物理的特性(強度、硬度、耐用年数、及び耐薬品性)に影響する可能性があるためです。 金属合金やセラミック中のこれらの変動、汚染物質、含有物を検出するのに、蛍光X線(XRF)は元素組成を決定する効果的な技術であり、他の技術と比較すると大幅に時間とコストを節約することができます。 Malvern PanalyticalのZetiumEpsilonなどのXRFシステムは、この技術を使用して添加剤メーカーをサポートできます。 セラミックの場合は、化学組成を決定するために、AerisなどのX線回折装置が使用されます。 

高分子材料の化学特性を評価する場合、自動画像処理とラマン分光法を組み合わせたMorphologi 4-IDを使用して、粒子固有の化学情報を取得できます。 Malvern PanalyticalのLabspec近赤外線分光計もポリマーの化学分析に使用できます。

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粉末のミクロ構造の特性評価

相成分、残留応力、粒度サイズ、粒度分布(質感)などの粉末のミクロ構造の特性分析は、最終的な製造部品の化学的/機械的特性に影響する可能性があるため、非常に重要です。

X線回折(XRD)システムは、これらのミクロ構造の特性を分析し、最終部品の特性を最適化する効率的な方法です。 この方法で添加剤メーカーをサポートするために、Malvern Panalyticalでは、材料分析ソリューションを提供しています。 たとえば、AerisなどのベンチトップXRDシステムは、金属の相分析の実施に適した効率的なソリューションです。 さまざまな条件下での質感、粒度サイズ、残留応力に関する追加情報については、Empyreanのような多目的回折装置を使用できます。 さらに、XRDは、ポリマーやセラミックの構造や結晶化度の研究にも広く使用されています。 最後に、Malvern Panalyticalのゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)システムOmnisecは、高分子粉末と結合剤の分子量と構造を正確に決定することができます。

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