金型製造業での3D印刷の使用方法

金型産業は最も長期にわたる産業の1つであり、製造業のすべての分野と関係があります。現代では、製造と金型は非常に依存しており、無数の製品コンポーネントが成形（射出成形、ブロー成形、シリコーン）または鋳造（金型鋳造、精錬、紡糸）によって製造されています。どのような用途でも、金型は品質を確保しながら効率と利益を向上させることができます。

CNC機械加工は、金型の製造に使用される最も一般的な技術です。信頼性の高い結果が得られますが、非常に費用と時間がかかります。したがって、多くの金型メーカーもより効果的な代替品を見つけ始めています。アディティブレイヤー製造（ALM、つまり3Dプリントまたはアディティブマニュファクチャリング）から金型を作成することも、より魅力的な方法です。特に、金型は通常、小さなバッチで製造され、より複雑な形状であるため、3Dプリントの完成に適しています。

今日、3D印刷とさまざまな印刷材料（プラスチック、ゴム、複合材料、金属、ワックス、砂）は、自動車、航空宇宙、ヘルスケア、医療などの多くの業界に大きな利便性をもたらし、多くの企業が3D印刷を供給に統合しています。金型製造を含むチェーン。では、金型製造は3D印刷技術からどのようなメリットを得ることができますか？実際、3D印刷技術は、金型製造の次の側面で使用できます。

成形（ブロー成形、LSR、RTV、EPS、射出成形、パルプ金型、可溶性金型コア、FRP金型など）

鋳造（砂型、紡糸、熱成形、金属ハイドロフォーミングなど…）

機械加工、組み立て、テスト（固定具の固定、固定具の移動、モジュラー固定具…）

ロボットエンドエフェクター（ハンドグリップ）

3D印刷で型を作ることには、多くの利点があります。

1）金型製造サイクルを短縮する

3D印刷金型は、製品開発サイクル全体を短縮し、イノベーションを推進する源となります。これまで、企業は、新しい金型の製造に多額の資本が必要なため、製品設計の更新を延期または中止することを選択することがありました。金型のセットアップ時間を短縮し、既存の設計ツールを迅速に更新できるようにすることで、3D印刷により、企業はより頻繁な金型の変更と改善を行うことができます。金型設計サイクルを可能にし、製品設計サイクルのペースに追いつきます。さらに、一部の企業は、独自の金型を作成するために3D印刷装置を購入し、製品開発をさらに加速し、柔軟性/適応性を高めています。戦略的には、サプライチェーンの防御能力を高めて期限を延長し、サプライヤから不適切なカビを入手するなどの停滞のリスクを高めます。

2）製造コストの削減

今日の金属3D印刷のコストが従来の金属製造プロセスのコストよりも高い場合、プラスチック分野でのコスト削減が容易になります。金属3D印刷された金型は、これらの製品の固定費を償却するのが難しいため、または特定の特定の形状（3D印刷のみに最適化）の場合、より経済的な利点があります。特に、3D印刷は、使用される材料が非常に高価であり、従来の金型製造によって材料のスクラップ率が高くなる場合に費用効果が高くなります。さらに、わずか数時間で正確な金型を製造する3D印刷の機能は、製造プロセスとマージンにプラスの影響を与える可能性があります。特に、3D印刷は、使用される材料が非常に高価であり、従来の金型製造によって材料のスクラップ率が高くなる場合に費用効果が高くなります。特に生産が停止したり、金型の在庫が高額になったりした場合。

最後に、生産開始後に金型を変更しなければならない場合があります。 3D印刷の柔軟性により、エンジニアは同時に多数の反復を試行し、金型設計の変更に関連する初期費用を削減できます。

3）金型設計の改善により、最終製品により多くの機能が追加されます。

多くの場合、金属3D印刷への特別な冶金学的アプローチにより、金属の微細構造が改善され、鍛造または鋳造されたものと同等またはそれ以上の機械的または物理的特性を備えた完全に緻密な印刷部品が生成されます（熱処理とテストの向きによって異なります）。アディティブマニュファクチャリングは、金型設計を改善するための無制限のオプションをエンジニアに提供します。ターゲットパーツが複数のサブコンポーネントで構成されている場合、3D印刷には、設計を統合してパーツの数を減らす機能があります。これにより、製品の組み立てプロセスが簡素化され、公差が減少します。さらに、複雑な製品機能の統合を可能にし、高機能の最終製品のより迅速な生産とより少ない製品欠陥を可能にします。たとえば、射出成形部品の全体的な質量は、射出された材料とフィクスチャを流れる冷却液との間の熱伝達条件の影響を受けます。従来の技術で製造された場合、冷却材料を導くチャネルは通常真っ直ぐであり、その結果、成形部品の冷却が遅くなり、不均一になる。 3D印刷により、あらゆる形状の冷却チャネルが可能になり、より最適で均一な冷却が保証され、部品の品質が向上し、不良率が低下します。さらに、冷却時間は一般に射出サイクル全体の最大70％になるため、熱除去を高速化すると、射出成形のサイクルタイムが大幅に短縮されます。

4）最適化ツールは人間工学的であり、パフォーマンスが最も低くなります

3D印刷は、製造プロセスにおける満たされていないニーズに対応する新しいツールを検証する障壁を減らし、より多くの可動器具や器具を製造できるようにします。従来、ツールの設計とそれに対応するデバイスは、再設計と製造に必要なコストと労力のために、常に可能な限り長く使用されてきました。 3D印刷技術により、企業は、すでに廃棄されて要件を満たしていないツールだけでなく、いつでも任意のツールを改修することができます。必要な時間と初期コストが少ないため、3D印刷を使用すると、ツールを最適化して限界性能を向上させることがより経済的になります。技術者は、操作の快適さを改善し、処理時間を短縮し、よりユーザーフレンドリーで保管しやすいように設計するときに、人間工学についてさらに考えることができます。これにより、組み立て作業時間が数秒短縮されるだけで、あまり立ち上がれません。さらに、工具設計の最適化により、部品の不良率を減らすこともできます。

5）最終製品のカスタマイズを実現するためのカスタムモールド

生産サイクルの短縮、より複雑な形状の作成、および最終製造コストの削減により、企業は、カスタマイズされた部品の製造をサポートするために、多数のパーソナライズされたツールを作成できます。 3D印刷金型は、医療機器や医療産業などのカスタマイズされた生産に非常に役立ちます。外科医が手術結果を改善し、手術時間を短縮できるようにする手術ガイドやツールなど、パーソナライズされた3Dプリント器具を提供します。