Metal AM分類の焼結を行うSinterbased Metal AM（SBAM)の仲間のゲルキャスティング（Gel Casting）を掘下げます。
ゲルキャスティングは型を使うのでAMじゃないと突っ込まれそうですが、今回は型を３Dプリンターで作ることでAMの仲間として紹介します。特徴は、大物が可能（真空乾燥が一次脱脂となるため）、安価、複雑形状、少量生産向きです。
《工程概要》①３Dプリンターで樹脂型を作る→②ゲルフィードストックを流し込→③60℃で加熱し固化→④型から外す（離型できないものはそのまま次工程へ）→⑤室温で真空乾燥→⑥（型を熱分解）＋二次脱脂・焼結
《材料の一例》モノマー：アクリルアミド、架橋剤：メチレンビスアクリルアミド。モノマーのラジカル重合反応の開始剤：過硫酸アンモニウム、触媒、分散剤、金属粉末（MIM用粉末）
《ゲルスラリーの作成》モノマーと架橋剤を30:1の固定質量比で混合しゲル形成剤を調製する。次に、室温でゲル形成剤を脱イオン水に溶解しプレミックス溶液を調製する。さらに、大型で高密度の金属粉末の沈降を防ぐため、プレミックスには適切な懸濁剤を使用する。次に、金属粉末と消泡剤をプレミックス溶液に添加する。得られたスラリーを窒素雰囲気下で24時間ボールミル粉砕し、低粘度で均質なスラリーを作る。
《成形～焼結》真空脱気後、開始剤と触媒を添加したスラリーを型に流し込み、60℃で2時間保持することでゼラチン反応を十分に進行させ、スラリーが所定の形状とサイズの部品に固化することを確認する。脱型後、成形体を室温で真空乾燥させ、金属粉末の一般的な焼結条件で焼結する。成形品が脱型できない場合は、樹脂型ごと焼結炉に入れて熱分解消失させる。
【珈琲ブレイ句】３Dプリンターの型ごと熱分解消失させるのは私の思い付きですが技術的には可能*1です。また型に流し込むという手軽さが魅力的ですよね。下記の研究事例ではGA粉末SUS316L（平均径17.4μｍ、TD＝4.9g/cm3）で焼結密度（水素雰囲気中1350℃×2時間）＝7.75g/cm3、TS＝493MPa（＞MPIF:455MPa）を出しておりかなり優秀です。
参考文献：Journal of University of Science and Technology Beijing Volume 14, Number 6, December 2007, Page 507 ,Yan Li, Zhimeng Guo, and Junjie Hao ,Materials Science and Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China (Received 2006-12-15)
*1 MIMにおける樹脂中子の熱分解で実績がある。残渣が残らない樹脂の選定や樹脂の熱膨張の影響を逃がすような型設計が必要。
