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ダイレクトマニュファクチャリング(直接製造)とは?3Dプリンティングの科学

ダイレクトマニュファクチャリングの定義と別名

ダイレクトマニュファクチャリング(DM)—別名アディティブマニュファクチャリングまたはラピッドマニュファクチャリング—は、液体または粉末から固体の三次元(3D)オブジェクトを作成するプロセスです。これは、レーザーや電子ビームなどの他の形式のビームで物質を照射すること、または溶融状態で極めて狭いノズルを通して押し出すことによって達成されます。CAD(コンピュータ支援設計)プログラムで作成されたデジタル化された設計が、プロセスを制御し最終製品を作成するコンピュータに入力されます。

「3Dプリンティング」としてのシンプルな特徴付け

ダイレクトマニュファクチャリングはシンプルに「3Dプリンティング」と特徴付けられます。この操作はクラシックなインクジェットスタイルプリンターに似ていますが、3次元で動作します。従来の印刷と同様、設計がコンピュータに入力されれば、残りのプロセスは人間の介入なしで処理されます。

2つの主要カテゴリー:材料堆積型と材料作用型

ダイレクトマニュファクチャリングのタイプは2つの主要カテゴリーに分けられます:溶融材料を積層するものと、材料の層に作用するものです。前者の場合、溶融材料(通常プラスチック)がノズルから押し出され、その幅は人間の髪の毛ほどです。フィラメントはCAD図面に従って1層ずつ積層され、典型的な層の厚さは0.005インチ(0.0127cm)です。

材料に作用するタイプの場合、薄い粉末層が敷かれます(通常ローラーで)。次にCAD図面の1層分がレーザーや他のエネルギービームで粉末上にエッチングされます。粉末粒子はビームの軌跡の形で融合し、図面の1層が作られます。アイテムが完成するまでこのプロセスが繰り返されます。

適用に適した製品と判断基準

特殊品や限定生産品はダイレクトマニュファクチャリングに最適です。例えば、プロトタイプや、特殊な形状を持つ宇宙船や軍用機の部品です。エンドユーザーアイテムの創造において、DM手法で働く一部の企業は、このプロセスが従来の機械加工や射出成形技術と競争力があると主張しています。DMと他の製造プロセスの選択では、製造ボリューム、設計複雑性、変更の確率を考慮すべきです。

金型コストを回避できる短期・不確実生産への適性

従来の製造に必要な金型と機械加工部品の法外なコストのため、ダイレクトマニュファクチャリングは短期または不確実な生産ランに適している可能性があります。意図したランが終了すれば、他の製品にも使用できます。非常に複雑な設計の場合、DMはほとんどの他の製造方法では困難または不可能な単一ピースアイテムを作成できる場合があります。

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