直接金属レーザー焼結の紹介
「従来の鋳造部品と比較して、印刷された[部品]は優れた強度、延性、耐破壊性を備えており、材料の特性のばらつきが少なくなっています。」
イーロンマスク
プラスチックベースの材料は、技術の開始以来、積層造形プロジェクトの大部分で利用されてきましたが、金属印刷材料の最近の開発により、機能性金属部品の製造が実現可能であるだけでなく、さまざまな業界で真剣に検討する価値があります。アディティブマニュファクチャリング技術を使用して、機械加工された部品と同じ機械的品質の部品を提供できる可能性は、この技術を生産やプロトタイピングに使用するための扉を開くのに役立ちました。これは、先進的な企業がすでに検討し始めていることです。
>このチュートリアルでは、直接金属レーザー焼結プロセスを含むプロジェクトで考慮すべき重要事項の概要と、積層造形業界全体でのその潜在的なアプリケーションについて説明します。
直接金属レーザー焼結とは何ですか？
直接金属レーザー焼結は、金属粉末のベッドを微細なレーザーでブラストし、粉末を一度に1層ずつ融合して完成部品またはプロトタイプを作成し、それを機械加工して同じもので仕上げることを含む積層造形法です。 CNCによって生成されたものとしての方法。 90年代初頭に導入されて以来、このプロセスは、自動車、航空宇宙、医療/歯科業界全体で幅広いプロトタイプと機能部品の製造に使用されてきました。
なぜDMLSなのか
DMLSは、短期間で高品質の金属部品を提供するための信頼できる方法を提供します。このプロセスは非常に一貫性があり、印刷後の冷却中の収縮が最小限に抑えられ、機械加工された同等物を超えることが多い機械的値が得られます。 CNC法と比較して、DMLSは一般的な材料の浪費を最大90％削減します。
DMLSは、従来のCNC手法を使用して印刷した後、部品をさらに洗練することができ、通常の金属のように溶接することもできるため、多くの柔軟性も提供します。これには、彫刻やエンボス加工の詳細が含まれ、多くのジュエリーデザイナーがDMLSによって提供される可能性を探求するようになりました。
ただし、この方法で金属を3D印刷するプロセスは、他の方法に比べてまだ比較的若いため、欠点がないわけではありません。このプロセスは、その相対的な複雑さのために現在も産業用アプリケーションに限定されており、執筆時点では材料の選択は依然として比較的制限されています。さらに、利用可能なプリンターのビルドスペースが限られているため、このプロセスは特に大規模なプロジェクトにはまだ適していません。
この方法で印刷できる資料は何ですか？
印刷可能な形で入手できる金属の範囲は着実に増えています。執筆時点では、DMLSプロジェクトでは以下がすべて粉末形式で利用できます。
- ステンレス鋼
- ニッケル鋼
- スターリングシルバー
- ゴールド
- チタン
- ブロンズ
- 銅
- 真ちゅう
- アルミニウム
- コバルトクローム
- インコネル
金属元素が追加されたプラスチック材料も多数あり、金属部品の品質の一部を付与しています。これらは、金属的な感触を保ちながら、より低い温度で印刷することができます。プロジェクトに最適な資料を検討するときは、各オプションの仕様書を詳細に確認してください。この仕様書は、オンラインですぐに入手できるはずです。特に、次の点を考慮してください。
- 引張強度（MPa）
- 曲げ弾性率（GPa）
- 休憩時の伸び（％）
- 硬度（通常、ロックウェルBスケールで表されますが、使用中の代替スケールがいくつかあります）
- 最小壁厚
- 達成可能な精度（µm）
どのような後処理が必要になりますか？
まず、DMLS印刷では、サポート要素を削除する必要があります。これは、多くの場合、非常に時間のかかるプロセスであるため、プロジェクトのタイムラインにこれを考慮に入れてください。この目的には、一般的な機械加工技術を使用できます。
直接金属レーザー焼結によって生成される仕上げは、本質的に粗くて粒子が粗いため、特に部品を後で鋳造に使用する場合は、滑らかで魅力的な仕上げを実現するために研磨が必要になります。電解研磨はこの点で効果的なオプションであり、粗さを最小限に抑えることで部品の仕上げの全体的な品質を大幅に向上させ、付着する汚れを減らします。機械加工が含まれないため、これは、機械加工技術によって損傷する可能性のある壊れやすい要素を備えた部品にとって特に魅力的なオプションです。
アディティブマニュファクチャリングに使用される特定の金属粉末は、印刷後の熱処理によって機械的特性が大幅に向上する可能性があります。これらの材料の仕様書には、処理前と処理後の特性が記載されている必要があります。
効果的なボリュームパッキングとパーツの向き
他の積層造形プロジェクトと同様に、できるだけ早い機会にボリュームパッキング要件を検討してください。ほとんどのDMLSプロジェクトでは、一度に複数のユニットを印刷するとコストが削減されますが、使用可能なマシンで同時に印刷できるユニットの数を決定するときは、金属部品を印刷するときに通常最大の課題となる部品の向きを考慮してください。金属部品は、印刷時に必要となる支持構造のため、プラスチック部品よりもはるかに特定の方向を必要とするため、この考慮事項に基づいてボリュームパッキングを計画する必要があります。これを行うことで、材料費、品質、および全体的な構築時間の間の適切なバランスを実現するのに役立ちます。
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