3Dプリント 主要な製造プロセスの 1 つであり、アディティブ プロセス、CNC 機械加工のパラドックス、サブトラクティブ プロセスとしても知られています。単なる「プロトタイプ」であるという固定観念が残っていましたが、産業用 3D プリンティングは適切な製造プロセスとして台頭してきました。同社は主に、エアバス A350 のキャビン ブラケット、肋骨の交換、一般的な電気自動車のリープ エンジンの燃料ノズル、ロボット用の LED パワー インジケーター ハウジング、患者専用の補聴器など、さまざまな製品の工業生産に関与しています。
産業用 3D プリンティングの基本ルール
3D プリントは、目的の製品の 100% の有効性を保証するために使用されるプロトタイプを準備するための最も有名で信頼性の高いプロセスです。しかし現在、プロトタイピングのプロセスは、プロトタイピングの限定された概念をはるかに超えています。これは、特に射出成形が正当化されない場合に、少量の製品を生産するための究極の利便性を提供する適切な製造プロセスになりました。一方、プロトタイピングは、機械加工よりもパーツの複雑さを考慮する方が適切な場合があります。そこで、ここでは産業用 3D プリントの基本的なルールと情報について説明します。
1. 技術
通常、3 つの積層造形プロセスが含まれます。 ステレオリソグラフィー (SLA), 直接金属レーザー焼結 (DMLS), と 選択的レーザー焼結 (SLS).これらのテクノロジーはすべて、その作業の性質に合わせて指定されています。たとえば、DMLS はエンドユース アプリケーションに非常に適しています。同様に、SLS と SLA は、少量の最終用途部品やプロトタイプ中心のプロセスなど、さまざまなアプリケーションに対しても十分に効果的です。
2. 材料の選択
さまざまな部品のプロトタイプを作成する場合、さまざまな機械部品や電気部品に必要な品質を備えた約 20 種類の 3D 印刷可能な粉末と樹脂が利用できます。多くの最終用途部品は、ガラス繊維強化ナイロンからコバルト クロムまで製造できるため、コストが削減され、耐久性が向上します。
3. 設計上の重要な考慮事項
場合によっては、試作品のデザインと何年も使用できるモデルとの間にわずかな違いしかないこともあります。プロトタイプとのわずかな差異をなくし、適切に実行可能な設計にする 3D プリントの真価がここにあります。 複雑なデザインと有機的な形状.ただし、これほどの柔軟性は、CNC 機械加工や射出成形などの従来の製造プロセスでは確かに不可能です。
4. 生産量
生産量を把握することは、設計プロセスの重要な部分です。技術的には、3D プリントは少量生産にのみ適しているため、最終製品に必要な正確な量を知る必要があります。それでも、他の製造方法と比較した場合、3D プリント部品が最も費用対効果が高いことは事実です。
直接金属レーザー焼結に関する決定
どうにか DMLS またはその他のプロセスでは、選択は材料とその結果の特性によって異なります。素材がアルミやステンレス、チタンなどの金属だとします。 DMLS は適切なオプションのようです。同時に、DMLSは航空宇宙で使用される多くの部品の製造に関与しており、 医療産業. DMLS での金属粉末の使用に関する懸念について、専門家は現在、顧客と協力して、金属粉末の使用によって生じる抜け穴を排除しています。
さらに、金属は最終用途部品の製造に最も適しています。ただし、DMLS がこれらの最終用途部品を製造するための完全に適切なプロセスであることを示しているわけではありません。 DMLS では、強力なレーザーを使用して金属粒子を融合および溶融し、層を使用して目的の形状を形成します。このプロセス全体で、金属粒子を溶かすために極端な熱が必要です。この要因により、カールとラップを保持するために足場のような支持構造を使用する必要性が生じます。プロセスが構築されると、それらは削除される可能性が高く、プロセスの費用対効果が低くなります。
選択的レーザー焼結 (SLS) の選択
ダイレクト メタル レーザー焼結は、少量の最終用途部品を製造するための最も有名で信頼性の高いプロセスです。しかし 選択的レーザー焼結 は、2 番目の数字にありながら、DMLS の緊密な競合相手です。その作業プロセスに関する限り、DMLS に似ています。どちらのアプローチも、必要な形状を形成するために粉末床で層ごとに材料を溶かすために大量の熱を使用します。
プラスチックは溶けるのに必要な熱量が少ないため、カールやラップなどのサポート構造は不要です。これにより、ビルド チャンバーの全容積を十分に活用するための非常に簡単なプロセスになります。また、さまざまなプロセス (パーツのセットアップと 後処理）プロセスの全体的なコストを削減します。 SLS が直面する唯一の制限は、ナイロン系のプラスチックとの互換性です。一方、繊維充填材やガラス材も使用可能です。 DMLS とは異なり、SLS は厚さ 0.0004 インチの層を形成できます。
SLS に関するその他の考慮事項
SLS を使用して製造された部品に余分な仕上げが必要な場合は、要件を開発するために充填されていないナイロンが使用されます。対照的に、充填ナイロンはギアやプーリーにより適した用途です。ナイロンはオートクレーブのプロセスに耐えることができるため、医療業界でのナイロンの使用も圧倒的です.同様に、ナイロンを使用して製造された部品は吸湿性があり、多孔性であるため、湿気の多い条件には適していません。これとは別に、ナイロンは射出成形で広く使用されています。その後、SLS のナイロンは、特定の期間に役立つ、または低コストで構築する価値があると予想される生産ツールを製造するための潜在的なソリューションを提供します。
SL の重要性を過小評価しないでくださいあ
ということは認められた事実です 光造形法 で極めて重要でした 急速な試作.信頼性が高く価値のあるプロセスとして SL が成功した理由は、SL が非常に正確で精巧に製造された部品を提供できるからです。ただし、最終用途の部品の製造には適していません。通常、SLには光硬化樹脂が使われ、紫外線に長時間さらされると反応します。この紫外線への露出は、部品の移動と材料の劣化につながります。
しかし、これらの最終用途製品が軽量のセラミック充填ニッケルで囲まれている場合、それらは釘のように頑丈になり、何年にもわたってそのサービスを提供するために安定します.
3D プリント プロセスの利点
3D プリンティングの世界市場規模は、2028 年までに $62.79 億に達すると予想されています。この急速な成長は、3D プリンティングに関連するさまざまなプロセスの包括的な利点を明確に示しています。以下は、3D プリントのさまざまな技術によってもたらされる重要な利点です。
- これにより、次期製品の物理モデルを迅速に作成するラピッド プロトタイピングが提供されます。
- それは提供します より柔軟な設計 組み立ての簡素化。
- 3D プリントで製造された部品は、主に軽量で頑丈です。
- 廃棄物はサブトラクティブ製造プロセスでは大量に発生しますが、3D プリンティングでは発生しません。
- 少量で必要な部品の生産に、より費用対効果が高くなります。
結論
3D プリントに使用されるプロセスに関係なく、最も重要な要素は、パーツの複雑さを考慮することです。その複雑さのレベルを満たすのに便利な、そのプロセスのみを選択する必要があります。このステップは、ユーザーに製品改善の無限の可能性を提供します。専門家がさまざまな最終用途向けの 3D プリンティングを調査することに関心を持っているため、3D プリンティングとその機能の成長は避けられません。