熱可塑性エラストマーの導電性3Dプリンティング

熱可塑性エラストマー（TPE）を導電性材料で3Dプリントする際の課題と進歩について、KRAIBURG TPEのマーケットマネージャー、ヨハンナ・シュミッドが解説します。このブログでは、TPE材料を使った従来の3Dプリンティングプロセスでは、変換の難しさや均一な押し出しなどの問題による制限があることも強調しています。彼女は、TPEにペレット押出技術を使用する解決策を概説し、その汎用性、費用対効果、機能的プロトタイピングや連続生産への適合性を強調しています。さらに、さまざまな用途で導電性材料の需要が高まっていることも特記しています。

3DプリンティングにおけるTPE材料

柔軟な設計、迅速なプロトタイピング、費用対効果、材料の制限など、3Dプリンティングの利点と欠点は、すでに確立されたものとなっています。ショアA硬度70以下のTPE材料の加工では、古典的な3Dプリンティングプロセスはすぐに限界に達してしまいます。これには多くの理由があります。特別な工程なしに必要な材料を焼結プロセスに必要な粉末状に変換することが困難なことや、材料がレーザービームで均質に溶融しないこと、あるいは十分な速さで溶融しない場合、またフィラメントを十分に均一に押し出すことができないことなどです。プリンターに使われている技術にかかわらず、これらは共通の障害です：柔らかいTPE材料は、従来のシステムでは直接加工できません。 

これを克服するため、3Dプリンティングソリューションのサプライヤーにとっての課題は、TPSコンパウンドを高い信頼性で加工する方法を見出すことでした。この加工上の問題は、しかし、さまざまなアプローチで成功裏に解決されてきました。3Dプリンティングに使用できるTPEコンパウンドの種類はますます増えているため、最近、センサー、フレキシブル導体、ケーブル管理システムなどの用途でニーズが高まっている導電性熱可塑性エラストマーのプロトタイプのプリンティングに使用した主要技術の1つを簡単に紹介したいと思います。
 

TPE用ペレット押出技術

3Dプリンティングをより多用途に、あるいは連続生産に移行させる必要性から、直接ペレット押出成形というコンセプトが生まれました。この方法は、射出成形や金属のミリング加工では不可能な構造を作ることができるなど、3Dプリンティングの利点と、KRAIBURG TPEポートフォリオの幅広いコンパウンドを含む、豊富に入手可能なポリマー顆粒の利点を組み合わせたものです。市販のプラスチックの材料特性、硬度、仕上げの多様性は、他の追随を許しません。 

また、従来の3Dプリンティング用フィラメントと比較しても、コストも低く抑えられます。材料の選択肢がほぼ無限にあるため、ペレット押出技術は機能確認用のプロトタイピングを可能にします。また、材料コストと高いスループットにより、中小規模数量の連続生産にも門戸が開かれます。 
 

なぜTPEの導電性が重要なのか

基本的なことは、あらゆる種類のプラスチックに求められる機能上の要求事項はますます高まっているということです。自動車を例にとると、自動車のさまざまな側面を監視するセンサーが70個以上も搭載されていることがあります。そのため、センサー、タッチスクリーンの操作補助、残留電流の放散など、いずれの用途も導電性材料によって実現されているのです。そのため、プラスチックメーカーは抵抗率の低い材料を提供する必要があります。したがって：3Dプリンティングで加工できる材料を使用することは、プロジェクト段の初期段階では非常に有効です。 

そのため、私たちは3Dプリンティングの実現可能性に関する、導電性ECシリーズのテストに成功しました。また、センサー情報に関連するあらゆる種類のアプリケーションの市場が希望的であると思われる中、ラピッドプロトタイピングに対応できる材料を利用できることは、顧客にもメーカーにもメリットがあります。タッチスクリーンのためのセンサーや操作補助装置、あるいは残余電流の解放など -これらのアプリケーションの各々が導電性材料によって実現可能となります。