ポリオレフィン系バインダーを用いた高充填Sm2Fe17N3およびSrFe12O19磁性フィラメントのレオロジー誘導材料押出
Rheology-Guided Material Extrusion of Highly Filled Sm2Fe17N3 and SrFe12O19 Magnetic Filaments Using a Polyolefin-Based Binder
材料押出(MEX)において、粉末充填量、溶融流動性、フィラメント強度、ストランド安定性をバランスさせるバインダーシステムとして、熱可塑性エラストマーとグラフト化ポリオレフィン(TPE + gPO)からなるポリオレフィン系バインダーがSm2Fe17N3およびSrFe12O19ベースの磁性フィラメント作製に用いられた。調合されたフィードストックは2.85 mmフィラメントに押出され、MEXによりリング状 specimen に印刷された。熱重量分析により、Sm2Fe17N3で約89 wt.%、SrFe12O19で約85 wt.%の高い粉末充填量が確認された。フィラメントは2.85 ± 0.07 mmの直径と≤ 0.017 mmの楕円率で良好な寸法制御を示した。小振幅振動レオロジー測定では、0.01–100 Hzの範囲で顕著なせん断減粘挙動と弾性優位の応答(G′ > G′′)が示され、ノズル通過性と堆積後の形状保持が支持された。機械的試験では、SrFe12O19で最大36.1 ± 0.1 MPaの曲げ応力、Sm2Fe17N3で最大5.5 ± 0.2 GPaの曲げ弾性率が確認され、十分なハンドリング性能が示された。この結果は、TPE + gPOバインダーが高充填磁性フィラメントのMEX印刷ボンド磁石に適した加工ウィンドウを提供することを示している。
- TPE + gPOバインダーを用いてSm2Fe17N3で約89 wt.%、SrFe12O19で約85 wt.%の高粉末充填磁性フィラメントを作製し、MEX印刷に成功した
- SrFe12O19で最大36.1 MPaの曲げ応力、Sm2Fe17N3で最大5.5 GPaの曲げ弾性率を確認し、ハンドリング性能が確保された
本記事は材料押出(MEX)3Dプリンティング向けの高充填磁性フィラメント開発に関する研究報告であり、ポリオレフィン系バインダー(TPE + gPO)を用いてSm2Fe17N3およびSrFe12O19磁石材料を約85-89 wt.%の高充填率で印刷可能にした。ボンド磁石の積層造形はサプライチェーンの短縮や複雑形状部品の一体成形につながり、モーター・センサー・磁気デバイス分野での応用が期待される。研究段階の成果であり商業化には距離があるものの、高充填磁性フィラメントの実用化が進めば関連材料・装置サプライヤーへの波及効果が見込める。