ピエゾアクチュエータを活用した積層造形

推進力

積層造形プロセスは、試作品の隙間市場を脱却して、工業生産での地位を確立しつつあります。大量生産かつ高い品質が求められるプラスチック加工では射出成形が好んで選択されますが、積層造形は個々のパーツの効率的な生産や小規模のバッチ生産に適しています。一方で、自動車やコンシューマーから医療技術に至るあらゆるビジネスセクターが積層造形を利用できるようになっています。そして最後に、積層造形では、ごく小さなプラスチックの粒子を用いて、さまざまに異なる機能的コンポーネントを層ごとに構築できます。ピエゾアクチュエータはその推進力となっており、小さな粒子の生産において重要な役割を果たしています。

応用分野

移植医療

個々に適合させる移植組織や整形器具は、積層造形の重要な応用分野です。

機能部品

この素材は、その機械的特性のために自動車産業や航空宇宙産業への応用にも適しています。

機械部品

バイオポリアミドから作られた弾性あるこの可動部品は、積層造形技術を使用した1つの手順だけで生産されます。

機能原理

積層造形の中心的プロセスとなっているのは、吐出ユニットのノズルでの粒子の生成です。ピエゾアクチュエータでは、電気エネルギーが機械エネルギーに直接変換され、サブナノメートルの分解能での動作が可能になります。最大およそ1ミリメーターのトラベルレンジおよび最大数千ヘルツの周波数の高ダイナミクスが実現します。freeformerの吐出ユニットは、現在のところ60~200ヘルツの周波数で稼働しています。

 

  1. 基本要件: 条件を満たした標準の粒状
  2. 射出成形と同様の方法でスクリューによる素材処理
  3. スクリューとノズルチップの間の素材タンクに加圧
  4. ピエゾアクチュエータがノズルシャッターを押し下げ
  5. ノズルシャッター
  6. ノズルチップで個々の粒子を吐出
  7. コンポーネントホルダーにより、コンポーネントを左右前後方向および段階的に下方向へ移動

Martin Neff氏- ArburgセールスおよびFreeform Plasticsテクノロジー担当グループマネージャー

弊社は、粒子を生成する際のノズルシャッターの押し下げにピエゾアクチュエータを使用することに決めました。その理由は、素材の吐出に必要な高ダイナミクスと正確さを得ることができるからです。

https://www.arburg.com/en/

Martin Neff氏、ARBURG

ピエゾアクチュエータの機能

精度とダイナミクスに加えて、APFプロセス中のノズルシャッターの押し下げに使用されるPICMA®アクチュエータには、産業用の積層造形での使用に適した多数の機能が備わっています。顧客仕様に設計されたアクチュエータは、サブナノメートル分解能を持つ最大90 µmのトラベルレンジを備えており、最大荷重は3,000 Nで、マイクロ秒の応答時間によって非常に優れた速度を実現しています。これほど高速の応答時間を同等のサイズで提供できるバルブ技術はほかにありません。

さらに、PICMA®アクチュエータは全体がセラミック絶縁体であるために、従来のポリマーコーティングされたピエゾアクチュエータよりもパフォーマンスと寿命が優れています。セラミック絶縁体層により、モノリシックのピエゾセラミックブロックが、湿度および漏れ電流の増加による障害から保護されるため、極度の環境条件下で高モーションサイクルが達成されます。また、モノリシック構造によって共振周波数が高くなりますが、これらのアクチュエータが極めて動的な用途に最適である理由は、そこにあります。

PICMA®アクチュエータのハイライト

精度
動的
周波数
長い寿命
圧縮力
信頼性

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