アディティブマニュファクチャリングと射出成形—生産ライフサイクルの新しいビジョン

現在、製造業者の間でハイブリッドプロセスに大きな関心が寄せられています。それ以外の場合は困難（または不可能）な結果を達成するために複数の製造技術を組み合わせる慣行です。これは、純粋なプロトタイピングツールから実行可能な生産技術への積層造形の移行の重要な部分です。 AMが最終的に生産ワークフローの従来の減法混色法に取って代わる方法について多くのことが書かれていますが、現在の証拠はこのビジョンをサポートしていません。最近のAMの革新とサクセスストーリーは、AMを生産ライフサイクルの標準的な部分として確立するのは、実際には効果的なハイブリッドプロセスの開発であり、それらを利用するための堅牢なシステムであることを示しています。

射出成形が一般的に使用されるプロジェクト（自動車部品など）を検討してください。何年もの間、ベストプラクティスは、プロトタイピング段階で積層造形技術を利用し、最終的な製造部品に射出成形を使用することでした。これは論理的なシステムです。AMは、1回限りのプロトタイプを迅速かつ最小限のコストで提供できることを意味し、射出成形は大規模な生産開始時に一貫性、品質、費用対効果を提供します。ただし、このアプローチには欠点がないわけではありません。

金型の製造には費用と時間がかかり、通常、製造には約6週間かかり、工具費が継続的な主要な費用になることがよくあります。これにより、以前はプロトタイピング段階での使用が実用的ではなくなりました。プロトタイピング段階では、パーツが何度も繰り返され、それぞれに独自の金型が必要になります。この制限に対抗するために、生産部品に3Dプリントされた射出成形金型の使用が徐々に普及しています。このようにして、金型は必要なときにいつでも迅速かつ費用効果の高い方法で製造でき、計画された製造部品と同じ材料品質のプロトタイプを提供します。

ここでの重要な課題は、射出成形に必要な機械的品質を提供する印刷可能な材料を選択することです。たとえば、プラスチックの型は熱に対する反応が大きく異なるため、プロジェクトの計画段階で反りを防ぐためにこれを考慮することが重要です。さらに、プラスチック製の工具は、使用後（理想的には空気を使用して）より長く冷却する必要があり、プロジェクト全体のタイムラインに含める必要があります。また、通常、工具を使用した鋼製の金型よりも部品の生産量が少なく、使用できなくなる前に約50個の部品を納品します。

したがって、AMはここでも新しいプロセスの強化とコスト削減の機会を提供しますが、大規模な生産が開始されると、金型が最も実用的なオプションになります。 3D金属印刷技術（DMLSなど）の台頭により、通常の待ち時間なしで、金型も工具バージョンと同じ厳格な基準で印刷できるようになりました。これは、生産量の少ない1回限りの部品にとって魅力的なオプションです。または、金型を大量に生産する前に金型をテストする必要があるプロジェクト。

したがって、3Dプリンターを確立されたプロトタイピング/生産サイクルに接続するだけの問題ではありません。最適な結果を得るには、まったく新しいワークフローを確立する必要があります。ただし、潜在的な見返りは大きく、製造業者はプロトタイピングと生産の両方に対してより速く、より機敏なアプローチを取ることができます。プロトタイプは、製品版に使用されるものとまったく同じ材料を使用して製造できるため、エラーを特定し、はるかに高速で微調整を行うことができます。これにより、プロトタイプから本番環境に移行するために必要な時間が急速に短縮されます。生産が開始されると、必要に応じて新しい金型を生産できるため、保管コストを削減し、運用効率を高めることができます。

3D印刷された金型の使用は、医療（非常に厳しい規制の対象となる外科部品の作成）や自動車（タイヤやその他の自動車部品の作成）など、さまざまな分野ですでに検討されています。部品作成の柔軟性が必要なセクターは、このアプローチから簡単に恩恵を受けることができます。

これは、従来の方法を置き換えるのではなく、補完するために積層造形を使用する方法の一例にすぎません。適切に管理されたワークフローの一部としてそれらをまとめると、それぞれの欠点が軽減され、長所が強化されます。