3Dプリンターにはさまざまな造形方式がありますが、その中でもバインダージェッティング方式（BJT：Binder Jetting）は、粉末材料に液体バインダー（結合剤）を噴射して造形する方式です。
レーザーや電子ビームなどの高出力熱源で粉末を溶融しないため、造形速度が速く、多数個の同時造形や量産への展開に適した方式として注目されています。近年では金属部品の生産技術としても注目され、自動車分野での実用化に加え、航空宇宙や医療分野での研究開発も進められています。
BJTの代表的な用途である鋳造用砂型・砂中子の製造では、自動車エンジンやポンプ、産業機械などに使用される複雑な鋳造部品を製造するための砂型・中子に採用されています。複雑な内部形状を一体で造形できることから、中子構成の簡素化や型製作工程の削減、短納期化、鋳造設計の自由度向上に貢献します。一方で、造形後には材料に応じた後処理が必要となるため、工程設計や設備構成には注意が必要です。
本記事では、バインダージェッティング方式の仕組みや使用できる材料、メリット・デメリット、導入時の注意点、他方式との違いまで分かりやすく解説します。

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1. バインダージェッティング方式（BJT：Binder Jetting）とは

バインダージェッティング方式（BJT）は、粉末材料に液体のバインダー（結合剤）を噴射し、粉末を接着しながら立体形状を造形する3Dプリンター方式です。金属やセラミックス、鋳造用砂、石膏系材料などに対応し、部品製造や鋳型、模型など幅広い用途で利用されています。
以下では、BJTの概要や造形の仕組み、選ばれる理由について詳しく解説します。

1-1. バインダージェッティング方式（BJT）の概要

BJTは、インクジェットプリンターのように必要な部分へだけバインダーを噴射し、粉末を接着して立体形状を形成する方式です。粉末床溶融結合方式（PBF：Powder Bed Fusion）のように、レーザーや電子ビームなどの高出力熱源で粉末を直接溶融することはありません。そのため、造形時の熱応力が発生しにくく、一度に多数の部品を配置して造形できることから、生産性の高い方式として注目されています。
一方で、金属部品として使用するには、造形後に脱脂・焼結などの後処理が必要となります。

1-2. バインダージェッティング方式（BJT）の仕組み

BJTでは、次の工程を繰り返して三次元形状を造形します。
①. 粉末を敷き詰める
リコーターで粉末材料を均一な厚さに敷き詰めます。
②. バインダーを噴射する
インクジェットヘッドから必要な部分にのみバインダー（結合剤）を噴射し、粉末同士を接着します。3. ③. 積層する
造形テーブルが一層分下降し、新しい粉末を敷いて同じ工程を繰り返します。
④. 造形を完了する
①～③の工程を繰り返すことで、目的の三次元形状を形成します。
⑤. 後処理・後加工
造形完了後は、造形物の周囲に残った未使用粉末を除去します。その後、金属では脱脂・焼結、セラミックスでは焼結や含浸、石膏系材料では含浸処理など、材料や用途に応じた後処理を行います。必要に応じて、熱処理や切削加工、表面処理などの後加工を施す場合もあります。

1-3. バインダージェッティング方式（BJT）が選ばれる理由

BJTは、高速造形と多数個の同時造形に適している点が大きな特徴です。溶融を伴うレーザー走査を必要としないため、比較的短時間で造形でき、一度に多数の部品を配置して生産することが可能です。
また、造形中は未使用の粉末が造形物を支えるため、多くの場合、造形用のサポート構造を必要とせず、複雑な内部構造や中空形状も造形しやすくなっています。

2. バインダージェッティング方式（BJT）で使用される主な材料

BJTは、粉末材料へバインダー（結合剤）を噴射して積層造形を行う3Dプリント技術です。使用する粉末材料によって、造形後の特性や用途が大きく異なります。金属部品の製造だけでなく、鋳造用の砂型やセラミックス部品、フルカラー模型など、幅広い分野で活用されています。ここでは、BJTで使用される代表的な材料と、その特徴について解説します。

2-1. 金属

金属部品の製作では、ステンレス鋼やニッケル基合金、銅などの金属粉末が使用されます。装置によっては、チタン合金などに対応する例もあります。粉末層へバインダーを噴射して形状を造形した後、脱脂・焼結を行うことで金属部品を製作します。
レーザーなどの高出力熱源で金属粉末を直接溶融しないため、一度の造形で多数の部品を配置しやすく、高い生産性が期待できます。現在では、自動車分野をはじめとする産業用途への導入が進められているほか、航空宇宙や医療分野でも研究開発や適用検討が行われています。

2-2. 鋳造用砂

鋳造分野では、砂粒をバインダーで接着することで、鋳型や中子（なかご）を直接造形できます。
従来必要だった木型や金型を使用せずに鋳型を製作できるため、試作品や少量生産、多品種少量生産に適しています。また、複雑な内部形状を持つ中子も造形できるため、鋳造設計の自由度向上にも貢献します。現在では、自動車エンジンのシリンダーヘッドや、ポンプ・バルブ、産業機械部品などを製造するための砂型・砂中子に幅広く導入されています。

2-3. セラミックス

高い耐熱性や耐摩耗性が求められる部品には、アルミナや炭化ケイ素などのセラミックス粉末が用いられます。造形後に材料や製造プロセスに応じて脱脂・焼結や含浸などを行うことで、使用する材料に応じて、耐熱性や耐摩耗性、耐薬品性などを備えたセラミックス部品を製作できます。
セラミックスは切削加工が難しい材料ですが、BJTでは複雑形状や内部構造を比較的自由に造形できることが特徴です。
現在では、電子部品や耐熱部品、医療関連部品などへの応用が検討されています。

2-4. フルカラー造形

色彩情報を含む模型の製作には、石膏系などの粉末材料へバインダーとともに着色剤を噴射するフルカラー造形が用いられます。造形と同時に色を付与できるため、塗装を行わずにフルカラーのモデルを製作できます。
試作品のデザイン確認や建築模型、フィギュア、医療模型、プレゼンテーション用サンプルなど、色彩情報が重要となる用途で活躍します。
一方で、金属やセラミックスのような高い機械的強度は備えていないため、機能部品ではなく、主に可視化や展示を目的とした用途で利用されています。

3. バインダージェッティング方式（BJT）のメリット・デメリットと導入時の注意点

BJTは、造形速度や生産性に優れる一方で、使用する材料に応じた後処理が必要となる3Dプリント方式です。そのため、すべての用途に適しているわけではなく、製品の用途や求められる性能に応じて適切な方式を選択することが重要です。
ここでは、BJTの主なメリット・デメリットに加え、他の3Dプリント方式との違いについて解説します。

3-1. バインダージェッティング方式（BJT）のメリット

BJTは、粉末へバインダーを噴射して造形を行うため、レーザーで粉末を溶融するPBFと比較して高速に造形できることが特徴です。また、造形中は未使用の粉末が造形物を支えるため、多くの場合、造形用のサポート構造を必要とせず、複雑な内部構造や中空形状にも対応しやすくなっています。
さらに、一度の造形で多数の部品を同時に配置できるため、生産効率を高めやすく、多数の部品を生産する用途にも適しています。対応材料も金属だけでなく、砂やセラミックス、石膏など幅広く、鋳造用の砂型やフルカラーモデルの製作にも利用されています。

3-2. バインダージェッティング方式（BJT）のデメリット

BJTでは、造形後に用途や材料に応じた後処理が必要になります。金属では脱脂・焼結、セラミックスでは焼結や含浸、鋳造用砂では未使用粉末の除去、石膏系材料では含浸処理などが行われます。そのため、造形工程だけでなく、後処理まで含めて生産設備や処理能力を検討する必要があります。特に金属やセラミックスでは、焼結時の収縮や変形を考慮した設計が必要です。また、最終的な密度や強度、寸法精度は、材料や焼結条件の影響を受けます。

3-3. バインダージェッティング方式（BJT）を導入する際の注意点

金属BJTを導入する場合は、造形装置だけでなく、脱脂・焼結を含む後工程まで検討する必要があります。BJTは、高い生産性を実現できる一方で、導入時には以下の点を考慮する必要があります。

• 脱脂・焼結設備の有無を確認する
  金属造形では、造形後に脱脂・焼結工程が必要です。自社で設備を導入するか、外部委託するかを事前に検討しましょう。
• 金属やセラミックスでは焼結収縮を考慮する
  焼結時には部品が収縮するため、寸法補正を考慮した設計が必要です。
• 生産ライン全体で能力を検討する
  造形速度が速くても、焼結工程がボトルネックになる場合があります。プリンターだけでなく、後工程も含めた生産能力を確認しましょう。
• 要求性能に適した方式か確認する
  高い機械的特性や寸法精度が求められる部品では、粉末床溶融結合方式（PBF）など他の造形方式が適している場合があります。製品に求められる性能や生産性を考慮し、用途に応じて最適な造形方式を選択することが重要です。
• 対応材料を確認する
  使用できる材料は装置メーカーによって異なります。導入前に対応材料や必要な後処理、推奨される製造条件を確認しましょう。

3-4. 他方式との比較

金属3Dプリントには、バインダージェッティング方式（BJT）のほかにも、粉末床溶融結合方式（PBF）や指向性エネルギー堆積方式（DED）などがあります。いずれも金属材料を扱う造形方式ですが、造形方式によって得意とする用途や生産方法は異なります。PBFは高密度・高強度な部品の製造、DEDは大型部品の製造や補修・肉盛りを得意とする一方、BJTは複雑形状の部品を多数同時に造形しやすく、多数の部品を効率よく生産する用途に適しています。また、BJTは金属だけでなく、セラミックスや鋳造用砂、石膏系材料などにも対応しています。使用できる材料は装置やメーカーによって異なり、特定の材料や用途に合わせて設計された装置もあります。
このように、同じ金属材料に対応していても、造形方式によって得意とする用途や生産方法は異なります。そのため、用途や要求性能、生産数量、使用する材料などを考慮し、最適な方式を選択することが重要です。

4. まとめ

バインダージェッティング方式（BJT：Binder Jetting）は、粉末材料へ液体バインダーを噴射して造形する3Dプリンター方式です。造形時にレーザーなどで粉末を溶融しないため、高速造形や多数個の同時造形に適しており、生産性を高めやすい点が特徴です。また、未使用粉末が造形物を支えるため、複雑な内部構造や中空形状にも対応しやすくなっています。
対応材料は金属だけでなく、セラミックスや鋳造用砂、石膏系材料など幅広く、用途に応じてさまざまな分野で活用されています。一方で、金属やセラミックスでは、脱脂・焼結や含浸など、材料に応じた後処理が必要となるほか、焼結収縮を考慮した設計や、用途に応じた後加工が必要となる場合があります。
BJTは、自動車部品の製造や鋳造用砂型・砂中子の分野で実用化が進む一方、航空宇宙や医療分野でも研究開発や適用検討が進められています。ただし、PBFやDEDなどの金属3Dプリント方式と比較すると、それぞれ得意とする用途や生産方法は異なります。そのため、要求性能や生産数量、使用する材料などを踏まえ、自社の用途に適した造形方式を選択することが重要です。

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