金属添加剤および減法混色技術によるハイブリッド製造の活用

従来のサブトラクティブマニュファクチャリングは長年にわたって信頼できるアプローチでしたが、アディティブマニュファクチャリングの開発により、特にカスタマイズ、複雑なジオメトリ、および少量のバッチ生産のためのスケーラブルなソリューションとしての実現可能性に注目が集まっています。ハイブリッド製造には、加法混色と減法混色の両方の技術、特に金属添加剤が組み込まれており、柔軟でありながら正確な製造ソリューションを提供します。ハイブリッド製造のメリットは次のとおりです。

• より高い表面品質
• より高い強度
• 従来の方法よりもコストを節約
• 個々の製品へのカスタマイズ可能なアプローチ
• 固定の改善

ハイブリッドアドバンテージ

ハイブリッド製造の最初のステップは、コンポーネントの主要な形状の付加的な製造です。これには、最終的な形状が含まれている必要があり、クランプまたは位置決めのためのサブトラクティブ製造プロセスで後で使用される追加の機能が含まれる場合があります。また、穴などの一部の機能では、金属添加プロセス中の変形を考慮して材料を追加する必要がある場合があります。

アディティブマニュファクチャリングで金属やポリマーを溶かしてベース製品を作ります。これらは、2つの一般的な方法で溶かされます：

• 選択的レーザー溶融または直接レーザー金属焼結（SLMまたはDLMS）
• 電子ビーム溶解（EBM）

フォアポンメルン工科大学の研究者によると、SLMとDLMSの両方が金属部品で最大の柔軟性を提供します。これらの方法により、メーカーは大規模な場合でも、多数の複雑な形状を作成できます。複雑な製品は、多くの場合、エッジが湾曲した独特の非対称形状をしています。導入するデザインの才能が多ければ多いほど、製造中に欠陥が増える可能性が高くなります。

より良いコンポーネントの作成

3D印刷が登場した限り、プロセスは完璧ではありません。ハイブリッド製造により、他の方法ではそれほど厳しい公差で製造されなかった、寸法的に正確な製品を製造することができます。機械加工、またはサブトラクティブ製造は、これらの粗いエッジを修正し、すべてを必要な許容範囲内に収めます。品質管理は、特定のアプリケーション、特に車両や飛行機の適切な装備、機能、および安全性にとって不可欠です。

多くの場合、加法混色と減法混色のプロセスは2台の別々のマシンで行われます。金属添加剤機械が部品を製造し、次にエンジニアが部品を取り外し、品質を検査し、変形が許容できることを確認します。

ただし、一部のハイブリッド製造は1台のマシンで行われます。レーザー金属蒸着（LMD）および直接金属蒸着（DMD）ヘッドは、通常、金属切断機械に追加されます。これらの添加剤は、問題のある場所に材料を追加して最終的な形状に機械加工できるため、傷を修正したり、既存の部品を活性化するのに理想的です。

ハイブリッド製造の欠点

Unsplashの画像提供。

金属粉末および関連物質はハイブリッド製造の要であり、特定の条件下での高い可燃性など、いくつかの安全上のリスクをもたらします。さらに、それらは無防備な労働者に長期的なリスクをもたらす発ガン性物質です。製造業者は、これらのリスクを考慮に入れ、粉末ベースの添加剤技術を採用する際に厳しい安全規制に準拠する必要があります。

立ち上げ（または移行）コストも高額です。金属積層造形には、高度に専門化された機械が必要です。上記の可燃性や暴露の懸念などの安全上の懸念も、労働者の安全を確保するために特別な設備が必要であることを示しています。施設の開発にも費用がかかります。これらのロジスティック上の障壁のために、すべての企業がハイブリッド製造に多額の投資を行えるわけではありません。

ソフトウェアはどうですか？

画像提供：Pixabay。

ハイブリッド製造は設計段階から始まり、CAD/CAMソフトウェアが重要な役割を果たします。エンジニアは、信頼性の高いコンポーネントを作成する際に、材料、形状、寸法などを実験する必要があります。エンジニアが探索するためにCADソフトウェアを必要とする加法混色プロセスと減法混色プロセスの両方の設計上の考慮事項もあります。さらに、FEAシミュレーションでは、製造後に設計がどのように機能するかを分析できます。 Fusion 360のようなツールは、これらの分野で優れています。何よりも、リモートコラボレーションがこのソフトウェアに組み込まれているため、チーム、マシン、または完全な施設が遠く離れているかどうかに関係なく、離れた場所でのコラボレーションが容易になります。

ハイブリッド製造には大きな期待があり、分散したチームをまとめる可能性があります。すべてのプロジェクトに適しているとは限りませんが、ハイブリッド製造は、最高の加法および減法製造を組み合わせて、新しい課題を生み出し、新しい機会を提供します。

ハイブリッド製造ワークフローでFusion360を今すぐお試しください。