3D プリンティングおよび積層造形におけるカートリッジ ヒーターの重要な役割

積層造形は部品の設計と製造方法を変えましたが、この技術により、それを実現するための加熱システムに特別な要求が課せられます。カートリッジ ヒーターは、多くの 3D プリンティング プロセス、特に高温の熱可塑性プラスチック、金属のプリント、樹脂の硬化を使用するプロセスにとって非常に重要です。-しかし、このような状況で使用されるヒーターには、通常の産業用ユニットでは対処できない問題があります。安定した印刷品質と信頼性の高い動作を実現するには、これらの問題について理解しておく必要があります。

溶融堆積モデリング (FDM) プリンターのホットエンドは、3D プリンティングを採用するのが最も難しい場所の 1 つです。材料の流れを安定に保つために、ヒーターはノズルを非常に特定の温度 (通常は ±1 度以内) に保つ必要があります。ヒーターは小さく、通常は幅 6 mm、長さ 20 mm ～ 30 mm で、熱電対と冷却ファンを備えた小さなアセンブリ内に収まる必要があります。加熱される面積が小さいため、ワット密度が高くなります。電力密度が高く、スペースが狭いため、ヒーターは、印刷品質を損なう可能性のあるホットスポットを最小限に抑えるために、精密に圧縮された酸化マグネシウムと高品質の抵抗線で作られている必要があります。{9}}

選択的レーザー溶解 (SLM) や電子ビーム溶解 (EBM) などの金属 3D でプリントする場合、ビルド プレートを温めるためにカートリッジ ヒーターが必要です。ビルド プレートの反りを防ぎ、層がしっかりと密着するようにするには、ビルド プレートを安定した温度 (通常は 200 度から 500 度の間) に保つ必要があります。ヒーターは通常長く、建設チャンバーの全幅をカバーします。広い面積を均一に加熱する必要があります。プレートの周囲での熱損失を補うために、一般にマルチゾーン カートリッジ ヒーターを使用します。-シースの材料は、プロセスで使用される研磨性金属粉末が分解することなく、高温に耐えることができる必要があります。

もう 1 つの用途は、PEKK や PEEK などの高性能材料の印刷に使用される加熱チャンバーです。{0}これらの材料の反りを防ぎ、層が確実にくっつくようにするには、チャンバーを 120 度から 200 度の間に保つ必要があります。熱はチャンバーの壁に組み込まれたカートリッジ ヒーターから発生します。部品の歪みの原因となる温度差をなくすためには、ヒーターを均一に配置する必要があります。チャンバー内の熱や、チャンバーを開いたときに発生する可能性のある結露からリード線を保護する必要があります。

経験上、3D プリンティング アプリケーションには温度を非常に均一に保つヒーターが必要であることがわかっています。 2度から3度変わるだけでも仕上がりが悪くなる可能性があります。ハイエンド プリンタの場合、メーカーは多くの場合、ゾーン化されたワット密度を備えたヒーターや、閉じたループの適用点で熱を管理できる内蔵熱電対を必要とします。-より大きなフォーマットのプリンタを求める人が増えるにつれ、ビルド プレートとチャンバーを全幅にわたって均一に加熱できる超長カートリッジ ヒーター（1000 mm 以上）のニーズが高まっています。{8}

カートリッジ ヒーターを選択するとき、プリンター メーカーとユーザーは、印刷プロセスの特定のニーズを考慮する必要があります。 200 度の PLA 印刷ではうまく機能するヒーターでも、400 度の PEEK 印刷ではうまく機能しない場合があります。シースの材質はその温度で機能する必要があります。ヒートシンクは適切なワット密度を持っている必要があります。コールドゾーンは、チャンバー内の高温からリードを安全に保つために十分な長さである必要があります。これらのことに注意すれば、カートリッジ ヒーターは高品質で一貫した積層造形の信頼できるベースとなります。-