金属3D印刷の5つの革新的なユースケース

今年のWohlersReportによると、金属3D印刷は、昨年から急速に成長しています。すべての産業用アプリケーションがこのテクノロジーに適しているわけではありませんが、金属3D印刷が正しい製造選択である場合がいくつかあります。設計の自由度、複雑さ、およびわずかなコスト：これらの利点は、金属3D印刷技術への投資が、企業が革新的な製品を生産するのにどのように役立つかを示しています。今日は、この製造方法に非常に適していることがすでに証明されている金属3D印刷のアプリケーションを見ていきます。

医療機器

医療業界には、プロトタイプの作成に3D印刷を使用し、手術計画に3Dモデルを使用してきた長い歴史があります。生物医学および医療の3D印刷の大規模な開発により、よりパーソナライズされたケアの可能性も現実のものになりました。ここで金属3D印刷が独自に登場し、医療専門家にカスタマイズされた1回限りの医療機器を製造する費用効果の高い方法を提供します。 、インプラントや義歯など、患者の解剖学的構造に合わせて独自に調整されたもの。

このような複雑で複雑なデバイスの作成は、特に製造コストが高いため、鋳造や機械加工などの従来のアプローチでは簡単に利用できません。一方、金属3D印刷は、非常に複雑な部品を少量で作成する作業に非常に適しており、医療用途の経済的に実行可能な代替手段になります。

チタン、コバルトクロム合金、タンタルなどのさまざまな生体適合性金属、および金、銀、プラチナなどの貴金属は、すでに3D印刷医療機器に使用できます。好例：金属3D印刷のおかげで、オーストラリアの脳神経外科医は、患者の神経の痛みを和らげるためにチタン製の脊椎インプラントを製造することができました。インプラントは患者の解剖学的構造に完全に適合するように設計されていましたが、既製の交換では同じ方法で痛みを和らげることはできませんでした。

歯科を見ると、金属3D印刷を使用して、高度にカスタマイズされた歯科部品の小さなバッチを作成できます。 Argenは、歯科用デジタル技術を専門とする1つの会社であり、粉末状の金属合金を使用して、必要に応じてカスタムの歯科用修復物を製造しています。この場合。

航空機のコンポーネント

金属3D印刷は、航空宇宙産業にとって大きな恩恵であり、特にこの技術を使用して軽量の金属部品を作成できるため、効率が向上します。インペラー、熱交換器、インジェクター、燃焼器ライナーなど、多くの航空機コンポーネントはすでに金属で3Dプリントできます。これらの飛行に不可欠なコンポーネントは、当然のことながら、厳格な認証プロセスを経る必要がありますが、多くはすでに航空機に搭載されています。たとえば、3D印刷されたチタン製ブラケットは、エアバスの量産型民間航空機であるA350XWBで使用されています。ボーイングはまた、787ドリームライナー用に3Dプリントされた構造用チタンコンポーネントを設置する予定です。

GEは、金属3D印刷の分野を開拓したもう1つの会社です。有名な3D印刷された燃料ノズルに加えて、同社は3D印刷とさまざまな金属を使用して製造されたコンポーネントの3分の1以上を備えた高度なターボプロップエンジンであるGECatalystも構築しています。設計への新しいアプローチにより、GEのエンジニアはコンポーネントをより効率的にすることができました。 個別の部品の数を855からわずか12に減らすことにより、この新しい設計は、エンジンの燃料燃焼を最大20％削減し、10％の出力増加を達成するのに役立つ可能性があります。

ジュエリー

ジュエリー業界はすでに金属3D印刷を最大限に活用して、これまで想像もできなかったユニークなデザインを実現しています。ただし、設計の革新とは別に、金属3D印刷を使用する利点には、リードタイムの​​短縮、材料の無駄の削減（高価な貴金属の場合に特に有益）、競争の激しい市場での差別化の機会などがあります。

たとえば、ジュエリー会社のBoltensternは、EOSのPRECIOUS M 080を使用して、金とプラチナで3Dプリントされた「Embrace」ジュエリーコレクションを作成しました。このテクノロジーを使用して、Boltensternは、これまで達成できなかったレベルのカスタマイズと設計の複雑さを生み出すことができました。同様に、時計製造会社のMontfortは、高精度の金属バインダー噴射技術を使用して、時計の「Strata」コレクション用のスチールダイヤルを作成し、従来の製造技術では不可能な非常に複雑な形状を実現しました。

スペアパーツ



石油・ガスや防衛などの業界では、頻繁に制限される遠隔地やオフショアの場所での交換部品は重要な課題です。特に遠隔地の場合、供給の遅れは前代未聞ではありません。幸いなことに、3D印刷は、実際の使用場所の近くまたは実際の使用場所で部品を製造できるため、スペア部品のサプライチェーンを変革するのに役立ちます。金属部品をオンデマンドで3D印刷する可能性も、高価な在庫コストの削減に役立ちます。

さらに、パーツの既存のバージョンがない場合にも3D印刷を使用できます。この場合、リバースエンジニアリングとともに3D印刷を使用して、廃止された部品の複製バージョンをコスト効率よく作成できます。

ツーリング

おそらく驚くべきことに、金属3D印刷は、工具の補助を作成するのにも役立ちます。製造プロセスの重要な要素である金型キャビティには、キャビティの構成に合わせて冷却および硬化する溶融材料が充填されています。

従来、金型はCNCフライス盤でフライス盤加工されており、最終的な設計が完了するまでに数週間かかる場合があります。このプロセスでは多くの材料が無駄になり、セットアップ段階でコストと時間がかかります。ただし、金属3D印刷を使用すると、射出成形金型をはるかにコスト効率よく製造できます。このテクノロジーは、必要な場所でのみ材料を使用し、材料の無駄を減らし、より頻繁な設計変更とより迅速な納期を可能にします。

さらに、積層造形を使用することにより、エンジニアは機能が向上した射出成形金型を作成できます。これは、より複雑な形状の冷却チャネルを設計内に統合することで実現できます。金型内の均一な熱伝達は、より優れた冷却特性を実現するのに役立ちます。金型サプライヤーのConformalCooling Solutionsは、ロボット蒸着システムと工具鋼（炭素鋼および合金鋼）の材料を使用して、コンフォーマルチャネルを備えた3Dプリント射出成形金型を作成します。この技術を使用することで、同社は部品の品質を向上させながら、サイクルタイムを25％短縮することができます。

金属3D印刷：適切な解決策はいつですか？

一般に、金属3D印刷は、従来の製造方法を使用して作成するのが困難または非常にコストのかかる複雑な特注部品を製造するための理想的な技術です。 3D印刷の比較的最近の進化にもかかわらず、3D印刷の金属部品は、すでに幅広いアプリケーションと産業に大きな期待を寄せています。

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