アディティブマニュファクチャリング：3Dプリントについて知っておくべき5つのこと

3D印刷と積層造形は、今後数年間で劇的に成長する予定です。しかし、このテクノロジーの採用に関心のある企業は、目まぐるしい一連の用語、技術、プロセスに直面しています。知っておくべきことがいくつかあります。

3Dプリンティングまたは略称AMとしても知られる積層造形は、大幅な成長が見込まれています。業界アナリストのStatistaとFortuneBusinessInsightsは、それぞれ26.4％と25.8％のCAGR（複合年間成長率）を予測しています。後者は、世界の3D印刷市場が2026年までに517.7億ドルに達することを示唆しています。

簡単に言えば、積層造形に参加する絶好の機会です。

しかし、この活況を呈している市場に参入しようとしている人々は、用語、技術、技術の猛吹雪に直面しています。これらには、ほんの数例を挙げると、SLA（ステレオリソグラフィー）、DLP（デジタル光処理）、FDM（溶融堆積モデリング）マシンが含まれます。問題は、「私たちデザイナーやメーカーは、どこから始めればよいのかをどうやって知るのでしょうか。そして、どのタイプの3Dプリンターが私たちのニーズに最適で、予算内に収まるのでしょうか？」

まず、ニューヨークを拠点とするAMソフトウェアおよびコンサルティング会社SenvolLLCの社長であるZachSimkinに質問することから始めます。彼の製品とサービスは、「企業がAMデータにアクセスし、AMデータを生成し、AMデータを分析することを可能にします」。そのような製品の1つがSenvolDatabaseです。これは、1,500台を超える工業用積層造形機と3,200を超える驚異的な材料に関する検索可能な詳細を提供する無料のリソースです。

「「アディティブマニュファクチャリング」という用語は、実際にはさまざまな非常に異なる形式のテクノロジーをカプセル化した総称であることを知っておくことが重要です」とSimkin氏は言います。 「米国材料試験協会（ASTM）は、材料の押し出しや粉末床の融合などの一般的に知られているものから、シートラミネーションなどのあまり知られていないものまで、7つの異なるAMプロセス分類を定義しています。」

Simkinは、彼の会社は、AMコミュニティに貴重な情報とサポートを提供する組織であるAmericaMakesのメンバーであると述べています。ミネソタ州エデンプレーリーに本拠を置く3DプリンターメーカーであるStratasysLtd.も同様です。その創設者、スコットクランプは、1989年にFDMを発明し、特許を取得しました。

ニューヨークのブルックリンに本拠を置くStratasysの会社であるMakerBotIndustriesLLCのエンジニアリング担当副社長であるMichaelMignattiは、ロゴがマシンの前面にあるかどうかに関係なく、3Dプリンターへの投資を目指すすべての人に次のアドバイスを提供します。

いいえ。 1：ワークフローを理解する

これが3Dプリンターを初めて使用する場合は、ワークフローに驚かれるかもしれません。たとえば、マシンから出力される印刷物は、使用する準備が整う前に後処理ステップが必要になることがよくあります。これは、サポートの取り外しと一般的なモデルのクリーンアップ、目的の表面仕上げを得るためのサンディングまたは研磨、インサートの取り付けなどです。テクノロジーはそれぞれ異なり、手順も異なります。最初の印刷後に驚いたり失望したりしないように、これを理解してください。

いいえ。 2：可能な場合は最適化

技術はまだ比較的若いです。 3Dプリンターには、複雑な電子機器、多くの可動部品、そして私たちの場合は溶融プラスチックがあります。使用しているマシンに関係なく、ある程度の失敗した印刷は避けられません。がっかりしないでください。パーツは必ずしも3D印刷用に特別に設計する必要はありませんが、成功率を高めるために利用できる最適化があります。少し学習曲線がありますが、コツをつかむと、これは第二の性質になります。

いいえ。 3：宿題をする

選択できるテクノロジーは多数あり（FDM、SLA、DLPなど）、それぞれに長所と短所があります。アプリケーションを見て、ニーズに最適なテクノロジーを選択してください。 FDMプリンターは、使いやすく、豊富な素材を備えており、最終用途のコンポーネント、機能的なプロトタイプ、治具や固定具、化粧品部品など、さまざまな目的に使用できるため、最も人気があります。 。

いいえ。 4：材料が重要

ほとんどのFDMマシンは、PLA、PETGなどのコモディティ素材を印刷できます。ABS、PC、ナイロン、PEKK、カーボンファイバーなどのより高度な、またはエンジニアリンググレードの素材に移行すると、印刷の難易度が大幅に高まります。一部の材料は、成功するために加熱チャンバーや無酸素チャンバーなどの制御された環境を必要としますが、他の材料は、材料要件を処理するために特別な押出機とシステムを必要とします。使用したい材料と、機械がそれらを正常に処理できることを確認してください。

いいえ。 5：大きいほど良いとは限らない

多くの人が示唆していることとは反対に、ビルドボリュームが大きいほど良いとは限りません。将来を見据えて、余裕のある最大のビルドボリュームを備えたマシンを手に入れたいと思うかもしれませんが、これは必ずしも理にかなっているとは限りません。大きなプリント、特にサポート素材を使用したプリントは非常に長い時間がかかる可能性があり、これが常に実用的であるとは限りません。多くの場合、大量のビルドが必要になるまれな例については、サービスビューローにアクセスすることをお勧めします。もちろん、これはあなた独自のニーズに基づいて行わなければならない決定です。

前述のように、Mignattiの言葉は、現在使用している、または購入を検討しているプリンタに関係なく関連性があります。それでも、Simkinが言っていることを振り返ることは不可欠です。つまり、7つの3D印刷技術が存在し、それぞれに長所と短所があります。 MakerBotとその親会社であるStratasysは、FDM、SLA、PolyJetの3つを代表していますが、競合するテクノロジーであるSLS（選択的レーザー焼結）、DMLS（直接金属レーザー焼結）、バインダージェットなどは、製造業界との関連性が低くありません。

3D印刷技術

3D印刷を初めて使用する方のために、国際標準化機構（ISO / ASTM 52900）によって分類された積層造形技術のいくつかを以下に示します。

すべてのビルドパーツまたはパーツフィーチャーは、通常は下から上に向かって一度に1つのレイヤーを備えており、すべてのパーツで、クリーニング、サンディング、機械加工など、ある程度の後処理サポートの削除を行う必要があります。

バット光重合 ステレオリソグラフィー（SLA）が含まれます およびデジタルライトプロセッシング（DLP） 。名前が示すように、それは液体樹脂の各層を「硬化」させるために、レーザーやデジタルプロジェクターなどの紫外線（UV）光源とともに、光反応性樹脂のバットと可動ビルドプラットフォームを採用しています。

パウダーベッドフュージョン（PBF） プリンターは、レーザーを使用して金属またはプラスチックの部品を製造し、細かい砂に似た粉末の個々のビットを融合または溶融します。 GE Aviationなどの企業は、LEAPエンジン用の燃料ノズルを3D印刷することで近年ニュースを発信していますが、この重要なテクノロジーには他にも無数のアプリケーションが存在します。

シートラミネーション（SL） より一般的には積層オブジェクト製造（LOM）として知られています 、レーザーカットされた紙片を重ねて接着し、部品を作成します。新しいシステムは、紙ではなく繊維強化複合材料に移行しており、航空宇宙産業や自動車産業で見られる大型の構造部品に適しています。

まだまだたくさんあります。 電子ビーム製造（EBM） その名前が示すように、金属粉末を溶かすためにレーザーではなく電子銃を使用しています。 バインダー噴射（BJ） マテリアルジェット（MJ）を使用しながら、接着剤のような液体バインダーをプラスチック粉末のベッドに注入します。 液体フォトポリマーをビルドプラットフォームにスプレーし、UV光で硬化させます。 50ドルで、完全な仕様を読みたい人は、ISO / ASTM 52900：2015で見つけることができます。

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