液体金属噴射 (LMJ)

液体金属噴射 (LMJ) は、積層造形の領域において、魅力的で急速に進化している技術である。従来の方法とは異なり、LMJは、複雑なディテールと堅牢な特性を持つ金属パーツの精密な作成を可能にする。LMJがどのように製造業に革命をもたらすのか気になるなら、リキッドメタル・ジェッティングの世界に飛び込んでみよう。

概要 液体金属噴射 (LMJ)

リキッドメタル・ジェッティング（LMJ）は、金属液滴を基板上に層ごとに堆積させ、3Dオブジェクトを構築する。このプロセスでは、溶融した金属粉末をノズルから噴射して、精密で複雑な金属構造を形成する。LMJは、優れた機械的特性を持つ高品質で詳細な部品を製造できることから人気を集めている。

LMJの主な特徴

• 高精度:複雑なディテールを表現できる。
• 素材の多様性:各種金属粉に対応。
• 効率性:従来の方法に比べて生産時間が短縮される。
• カスタマイズ:特注品や複雑な形状に最適。

LMJ用金属粉末の種類

LMJ で望ましい結果を得るためには、適切な金属粉末を選択することが極めて重要である。以下に、LMJ で一般的に使用される金属粉末とその特性、用途を示す。

LMJ用一般金属粉末

金属粉モデル	構成	プロパティ	アプリケーション
ステンレススチール316L	Fe、Cr、Ni、Mo	耐食性、高強度	医療機器、海洋アプリケーション
チタン Ti6Al4V	Ti、Al、V	高い強度対重量比、生体適合性	航空宇宙、生物医学インプラント
インコネル625	Ni、Cr、Mo、Nb	耐高温性、耐食性	航空宇宙、化学処理
アルミニウム AlSi10Mg	Al、Si、Mg	軽量、優れた熱特性	自動車、航空宇宙
銅 Cu	銅	優れた電気伝導性と熱伝導性	電気部品、熱交換器
マルエージング鋼（M300）	Fe、Ni、Co、Mo、Ti	高い強度と靭性	工具、航空宇宙
ニッケル合金718	Ni、Cr、Fe、Nb、Mo	高強度、耐食性	ジェットエンジン、発電
コバルトクロム CoCrMo	Co、Cr、Mo	耐摩耗性、生体適合性	歯科インプラント、整形外科インプラント
工具鋼 H13	Fe、Cr、Mo、V	高硬度、耐熱疲労性	射出成形金型、ダイカスト
金 Au	オー	高導電性、可鍛性	エレクトロニクス、ジュエリー

金属粉末の特性と特徴

金属粉モデル	密度 (g/cm³)	融点 (°C)	熱伝導率 (W/m-K)	引張強さ (MPa)
ステンレススチール316L	7.9	1375-1400	16	485
チタン Ti6Al4V	4.43	1604-1660	7.2	950
インコネル625	8.44	1290-1350	9.8	827
アルミニウム AlSi10Mg	2.68	570-590	151	320
銅 Cu	8.96	1085	398	210
マルエージング鋼（M300）	8.0	1400	14	2050
ニッケル合金718	8.19	1260-1336	11.4	1241
コバルトクロム CoCrMo	8.3	1330-1410	14.3	1450
工具鋼 H13	7.8	1427	24	1500
金 Au	19.32	1064	317	120

リキッドメタルジェット（LMJ）の用途

LMJは、様々な産業で幅広い応用が可能な汎用性の高い技術である。ここでは、主なアプリケーションのいくつかを紹介しよう：

申し込み	説明	メリット
航空宇宙	軽量・高強度部品の製造	性能と燃費の向上
自動車	複雑なエンジン部品とプロトタイプの製造	耐久性の向上、設計の柔軟性
メディカル	カスタムインプラントと手術器具の製作	高精度、生体適合性
エレクトロニクス	複雑な回路部品の製造	優れた導電性、小型化
工具	耐久性のある金型製造	高い耐摩耗性、長寿命
ジュエリー	複雑なカスタム・デザインの製作	高いディテール、素材の多様性
エネルギー	発電・配電用部品の製造	高温耐性、効率
消費財	家庭用品やガジェットのカスタマイズ	デザインの自由、パーソナライゼーション

リキッドメタル・ジェッティング(LMJ)の利点

• 精度とディテール:LMJは、高精度で複雑な細部を持つ部品の製造に優れており、複雑な形状を必要とする用途に最適です。
• 素材の多様性:さまざまな金属粉末を使用できるため、幅広い用途と材料特性を実現できる。
• スピードと効率:LMJは、従来の製造方法と比較して製造時間を大幅に短縮することができる。
• カスタマイズ:特注品、試作品、少量生産品など、特定のデザイン要件を満たす生産に最適です。
• 廃棄物の削減:LMJはアディティブ・プロセス（積層造形法）であり、材料は層ごとに追加されるため、サブトラクティブ（減法）製造法に比べて廃棄物が少なくなる。

リキッドメタル・ジェッティング（LMJ）の欠点

• コスト:LMJ装置と金属粉末への初期投資は高額になる。
• 複雑さ:この技術には熟練したオペレーターと、品質を保証するための精密なコントロールが必要である。
• 材料の制限:すべての金属が噴射に適しているわけではなく、可能な材料の範囲は限られている。
• 後処理:部品によっては、所望の表面品質を得るために追加の仕上げ工程が必要な場合があります。

仕様、サイズ、等級、規格

LMJ部品の仕様、サイズ、等級、規格を理解することは、様々な用途における互換性と性能を確保するために極めて重要である。

仕様	説明	例
レイヤーの厚さ	各堆積層の厚さ	20～50ミクロン
ビルド・ボリューム	作成可能な部品の最大寸法	300x300x300 mm
決議	正確に製造できる最小フィーチャーサイズ	50ミクロン
表面仕上げ	印刷後の部品表面の品質	Ra 3-6 ミクロン
規格	品質と性能に関する業界標準	ASTM F2924、ISO 17296-2

サプライヤーと価格詳細

信頼できるサプライヤーを見つけ、価格を理解することは、LMJプロジェクトの予算と計画を立てる上で不可欠である。

サプライヤー	金属粉末	Kgあたりの価格	連絡先
ヘガネス	ステンレススチール316L	$50	www.hoganas.com
サンドビック	チタン Ti6Al4V	$300	www.materials.sandvik
カーペンター添加剤	インコネル625	$200	www.carpenteradditive.com
エッカート	アルミニウム AlSi10Mg	$30	www.eckart.net
GKNホエガネス	銅 Cu	$20	www.gknpm.com
ケナメタル	マルエージング鋼（M300）	$250	www.kennametal.com
LPWテクノロジー	ニッケル合金718	$250	www.lpwtechnology.com
ヘレウス	コバルトクロム CoCrMo	$400	www.heraeus.com
テクナ	工具鋼 H13	$100	www.tekna.com
ジョンソン・マッセイ	金 Au	$50,000	www.matthey.com

LMJと他の技術との比較

製造技術を決定する際には、LMJを選択的レーザー溶融（SLM）や電子ビーム溶融（EBM）などの他の方法と比較することが重要である。

特徴	液体金属噴射 (LMJ)	選択的レーザー溶融（SLM）	電子ビーム溶解（EBM）
精密	高い	非常に高い	高い
素材の多様性	ミディアム	高い	ミディアム
生産スピード	速い	ミディアム	遅い
コスト	高い	ミディアム	高い
表面仕上げ	グッド	素晴らしい	グッド
複雑さ	ミディアム	高い	ミディアム
後処理	必須	必須	必須

リキッドメタル・ジェット（LMJ）の長所と短所

長所	短所
高精度	高コスト
効率的な生産	操作の複雑さ
素材の多様性	限られた素材の選択
カスタマイズ	後処理が必要
廃棄物の削減	初期投資

よくあるご質問

1.リキッドメタル・ジェッティングとは？ リキッドメタル・ジェッティングは、溶融金属をノズルから噴出させ、層ごとにパーツを造形する3Dプリンティング・プロセスである。この技術は、高い熱伝導性や電気伝導性などの特性を持つ高精度の部品を製造するために使用されます。

2.リキッドメタル・ジェッティングの仕組み このプロセスは、まず金属を液状に加熱し、ノズルから造形プラットフォームに噴射する。溶融金属は素早く凝固して層を形成する。さらに層を重ね、最終的なパーツを作り上げる。この技術では、正確な成膜のために金属液滴を精密に制御するドロップ・オン・デマンド方式を採用することが多い。

3.リキッドメタル・ジェッティングで使用される材料は何ですか？ LMJ の一般的な材料には、アルミニウム、スズ、鉛、インジウムなどの金属がある。これらの材料は、融点とアプリケーションの特定の要件に基づいて選択されます。

用途とメリット

4.リキッドメタル・ジェッティングの主な用途は？ LMJは、電子部品、熱管理ソリューション、医療機器、高性能エンジニアリング部品の製造など、さまざまな用途で使用されている。特に、高精度と複雑な形状を必要とする用途で高く評価されている。

5.リキッドメタル・ジェットを使用する利点は何ですか？ LMJにはいくつかの利点がある：

• 高精度： 詳細で複雑な形状の作成が可能。
• 高い熱伝導性と電気伝導性： 効率的な放熱と電気的性能を必要とする部品に有用。
• 廃棄物の削減： LMJのような積層造形法は、従来の減法法に比べて廃棄物が少ない。
• 迅速なプロトタイピング： テストや開発のためのプロトタイプの迅速な製造が可能。

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