DfAMとは何ですか？それは製造業をどのように変えていますか？

アディティブマニュファクチャリング（AM）テクノロジーの最もエキサイティングで有望な側面の1つは、製造の設計原則を根本的に混乱させる可能性です。 3D印刷が進化し、厳密なプロトタイピングから製造プロセスに移行するにつれて、多くの人は、従来の製造プロセスに関連する設計上の制約に縛られない設計の新しいパラダイムの到来を告げると信じています。

あなたがそれについて考えるならば、それは完全に理にかなっています。今日、最も広く採用されている製造プロセスは、減法に依存しています。つまり、原材料のブロックから層を切り取ったり、除去したりします。このアプローチは、多くのアプリケーションで正確かつ効果的ですが、特定の角度とオーバーハングを持つ中空または複雑な構造のパーツに関して、さまざまな設計上の制限があります。射出成形は、それ自体は減法混色技術ではありませんが、金型を製造するために減法混色法に大きく依存しています。つまり、その設計は、CNC機械加工などの減法混色プロセスで可能なものに限定されています。

添加剤としてアプローチでは、3D印刷はオブジェクトをレイヤーごとに構築します。つまり、サポートされている限り、複雑な内部ジオメトリと構造を構築することができます。これらの新しい設計の機会に対処するために、DfAMとしてよく知られている積層造形の設計の概念が作成されました。 DfAMの核となるのは、AMテクノロジの部品のパフォーマンス、製造可能性、およびコストに対処する一連の設計手法で構成されています。 DfAMツールはまだ初期段階ですが、最適化された部品設計、軽量構造、および材料削減の点で、すでに独自の可能性を生み出しています。

DfAMはテーブルに何をもたらしますか？

DfAMの具体的なメリットを見ると、AM中心の設計ツールが最も影響を与える可能性のある3つの主要な領域、つまり設計の自由度、部品の統合、軽量性を特定できます。

•デザインの自由

3D印刷について話すとき、デザインの自由はその利点のために常にリストの一番上にあります。そして確かに、それはテクノロジーがテーブルにもたらす最も重要な新しいものの1つです。基本的なレベルでは、DfAMはしばらく前から存在しており、メーカーとメーカーがさまざまな充填率と構造を統合して、印刷プロセスをスピードアップし、材料を削減できるようにしています。

ただし、DfAMの本当の利点は、これら2つのことを組み合わせて、最適化されたパフォーマンスをミックスに追加します。複雑な内部形状、くり抜かれた内部、および格子を備えた部品を設計または生成する機能は、製造業において画期的なものです。外部的にも、DfAMを使用すると、従来の製造プロセスでは製造できないまったく新しい形状の部品や製品を作成できます。

•パーツの統合

航空宇宙および自動車産業の製造業者は、ほんの数例を挙げると、部品の統合に関しては積層造形のメリットを享受しています。つまり、DfAMと組み合わせた積層造形の生産能力により、生産者は複数のコンポーネントを1つの部品に組み合わせて、革新的な方法で部品アセンブリを再設計できます。

おそらく、部品統合の最も有名な例の1つは、航空宇宙のスタートアップRelativity Spaceによるものです。これは、3D印刷とDfAMを活用して、ロケットエンジンアセンブリを約100,000個の部品からわずか1,000個に統合しました。 3D印刷と部品の統合のおかげで、相対性理論のロケットエンジンは劇的に安く、より速く製造できるようになりました。

•軽量化

設計の自由と部品の統合の結果として、製造業者は、部品の重量を減らすなど、設計目標を達成するための新しい方法を見つけています。 DfAMソフトウェアが進歩するにつれて、パフォーマンス要件に基づいて部品設計を生成することもできます。つまり、強度や構造の完全性を損なうことなく、コンポーネントを可能な限り軽量にすることができます。

より効率的な機械を作成するには、格子などの部分的に中空の内部形状を統合するか、複数の部品を1つに統合するか、まったく新しい構造を作成することによって、より軽量な部品を設計する機能が重要です。たとえば、車両や航空機では、軽量化により燃料効率が向上します。材料の重量を減らすことは、材料費の削減にもつながり、より費用対効果の高い生産につながります。

今日のDfAMの状態

今日、ジェネレーティブデザイン、トポロジー最適化、その他のスマートデザイン機能にまたがるDfAMソフトウェアソリューションの流入が見られます。トポロジ、パラメータ、オートデスク、Altairなどのソフトウェア開発者は、製造業者が部品設計を合理化するだけでなく、ジェネレーティブデザインとシミュレーション機能によって自動化を向上させるだけでなく、設計段階。

この段階では、AMとDfAMは産業部門の新しい地形であるため、メーカーはAMとDfAMのメリットを活用し始めたばかりです。ありがたいことに、多くのAMエキスパートやRapidDirectなどの専門サービスがあり、DfAMの調査を通じて積層造形を採用する企業の旅をサポートするのに役立ちます。

今日、DfAMと3D印刷を使用した従来のプロセスを使用して元々製造されていた部品をリエンジニアリングする企業が関与する、成功事例が増えています。将来的には、DfAMソフトウェアと積層造形はさらに広く採用されるようになるでしょう。

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