産業用3D印刷の後処理：知っておくべき重要なトレンド

後処理は、アディティブマニュファクチャリング（AM）を工業プロセスとして使用する際の主要なボトルネックの1つになる可能性があります。各AMテクノロジーには、独自の一連の後処理ソリューションが必要です。これらのソリューションは、本番環境でテクノロジーを実行可能に使用できるようにするために、可能な限り自動化する必要があります。

幸いなことに、業界は後処理の課題に取り組み始めており、印刷後のワークフローの自動化と最適化に役立つソリューションを導入する企業が増えています。

本日の記事では、ポリマーおよび金属の3D印刷に利用できるソリューションのいくつかを紹介し、後処理がAMの生産性向上の鍵となる理由を探ります。

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3Dプリントされたポリマー部品の後処理の自動化

ポリマー3D印刷の分野では、後処理段階の自動化に重点が置かれています。

サポートの除去、樹脂または粉末の除去などの除去プロセスは、最も一般的に使用される後処理操作です。これらは通常手動で実行されるため、多くの時間と労力がかかります。

この段階をさらに複雑にしているのは、多くの企業がいくつかの3D印刷技術を使用しており、それぞれに独自の後処理要件があるという事実です。

では、プリンターを追加したり、別の3D印刷技術を導入したりするときにボトルネックに直面する前に、企業はどのようにして後処理操作を改善できるでしょうか？

Rösler、PostProcess Technologies、 AMTとDyeMansionは、AMユーザーが後処理を合理化するのに役立つソリューションを開発してきました。

エンドツーエンドの後処理ソリューションの開発

後処理ワークフローの簡素化を目指している企業の1つは、英国を拠点とするAdditive Manufacturing Technologies（AMT）です。

昨年発売されたAMTの最初の部品仕上げシステムであるPostPro3Dは、化学蒸気平滑化プロセスを使用しており、独自の化学物質を適用して3D印刷されたポリマー部品の表面を平滑化します。

薬液が表面を密閉し、部品の多孔性を取り除きます。また、水やガスの侵入を防ぎ、実際に機械的特性を向上させます。

AMTのソリューションは、粉末床と押出成形ベースの技術で製造されたポリマー部品を対象としています。

PostPro3Dは、ULTEM、ナイロン、TPU、TPEなどの高度に設計されたポリマーを使用して印刷部品を仕上げることができます。同社によれば、95を超えるポリマーがシステムで検証されています。

最近では、同社は、研究機関や小規模なサービスビューローを対象に、より小型で安価なPostPro3DMiniユニットも商品化しました。

今後、AMTは、粉末除去、平滑化、着色、検査を組み合わせて、手動の後処理ステップのそれぞれを自動化するデジタルマニュファクチャリングシステムを立ち上げる予定です。

DyeMansionのVaporFuseサーフェシングテクノロジー

AM仕上げシステムを提供している別の会社は、ドイツの会社であるDyeMansionです。同社は先月、VaporFuse Surfaceing（VFS）テクノロジーに基づく新しいPowerfuse Sシステムを発表しました。これは、3D印刷された部品の滑らかで光沢のある表面仕上げを実現できる、閉ループの自動化されたプロセスです。

VFSプロセスで処理された部品は、撥水性があり、清掃が簡単です。 DyeMansionによると、VFSパーツの表面品質は射出成形パーツの表面品質に匹敵します。

材料に関しては、DyeMansionの新しいVFSテクノロジーは、PA11やPA12などの硬質ポリマーだけでなく互換性があります。 、しかし、TPUのような柔軟な素材を使用する場合もあります。これは手動で仕上げるのが難しい場合があります。

後処理の自動化とデジタル化の水準を上げるために、DyeMansionは、新しいシステムに完全自動の読み込みオプション、接続、バッチ追跡機能も導入しました。

長期計画に関しては、Powerfuse S仕上げプラットフォーム（およびVFSテクノロジー）がDyeMansionのPrint-to-Productワークフローに統合されます。このワークフローでは、VFSプロセスをPolyShot Surfaceing（PSS）と一緒に2番目の（または追加の）サーフェシングオプションとして実装し、その後にカラーリングプロセスを続けることができます。

RöslerのAMソリューション

AM固有の後処理会社に加えて、通常は従来の業界にサービスを提供する大企業がAMのソリューションの開発を開始しました。

そのような会社の1つは、表面仕上げソリューションのドイツのスペシャリストであるRöslerGroupです。

Röslerは、80年以上にわたって表面仕上げの分野でサービスを提供してきました。このコングロマリットは、15の異なる子会社にわたって、大量仕上げシステム、ショットブラスト、消耗品、および後処理ソリューションの広範なポートフォリオを提供しています。

同社は、多機能プラットフォームを立ち上げ、昨年3D印刷業界に参入しました。 RapidFinishと呼ばれる表面仕上げの3Dプリント部品用。

今年、同社は、サービスを含むAMアクティビティをAMSolutionsブランドでバンドルすることを決定しました。

AM Solutionsの3D後処理部門は、3D印刷部品の開梱、支持構造の除去、残留粉末の除去、表面洗浄、平滑化、研磨、染色などの機能を提供します。

これらのサービスは、AM Solutionsが選択した後処理装置を使用して、金属、ポリマー、および合金の3Dプリント部品で利用できます。一部のマシンはRöslerによって開発されていますが、他のマシンはPostProcessTechnologiesやGPAINNOVAなどの他のベンダーからのものです。

さまざまな後処理段階はそれぞれ自動システムによって実行され、ユーザーは高度な再現性と高い生産性を実現します。

Röslerは、表面仕上げ機を販売するだけでなく、そのソリューションを特定の3Dプリンターに適合させています。たとえば、先月、AMSolutionsはHPとの協力契約を発表しました。合意によると、同社は表面仕上げソリューションの専門知識を活用して、HPのマルチジェットフュージョンテクノロジーに特に適合させます。

金属3Dプリント部品の後処理

金属3Dプリントの後処理に関しては、ワークフローはポリマーよりも複雑であり、多くの特殊な機器が必要です。 3D印刷された金属部品は、ビルドプレートから切り取り、熱処理して、印刷プロセス中に発生する内部応力を除去する必要があります。

さらに、金属3D印刷プロセスが異なれば、後処理も異なる場合があります。ソリューション。たとえば、金属バインダー噴射3Dプリンターで製造された部品を後処理するには、企業は、脱バインダーと焼結のための追加の機器が必要になります。

同時に、金属AM後処理用に特別に開発されたソリューションは少なくなっています。ほとんどの場合、AMユーザーは、従来の技術で製造された、金属部品に使用するのと同じ後処理装置のセットを適用します。

とはいえ、AMの有望な後処理ソリューションが1つあります。金属部品からサポートを削除するために使用でき、自動設定で滑らかな表面テクスチャを実現できます。

Hirtisationと呼ばれるこの新しいプロセスは、オーストリアの会社Hirtenberger EngineeredSurfacesによって開拓されました。

このプロセスは3つのステップで構成されています。最初に、支持構造と粉末ケーキが部品から除去され、表面粗さが大幅に減少します。 2番目のステップでは、部品の表面粗さがさらに減少し、ほとんどの産業用途に適した表面品質が得られます。 3番目のオプションのステップは、装飾的で非常に滑らかな仕上げを作成する高度な研磨プロセスです。

同社によれば、Hirtisationは、3D印刷で一般的に使用されるすべての金属および合金に適しています。

AMサービスを提供するユニットであるOerlikonAMは、最近、Hirtenbergerとパートナーシップを結び、Hirtisationプロセスを評価しました。

協力の最初の段階で、OerlikonとHirtenbergerは、Hirtisationプロセスが、他の表面処理方法では仕上げることが以前は困難または不可能であった形状で部品を仕上げることができることを発見しました。

非常に複雑な金属部品をより効率的に後処理できることは、AMが提供する設計の自由度に依存する業界では大きな利点です。 Hirtisationのようなシステムは、この利点を解き放ち、テクノロジーのさらなる工業化を促進するのに役立ちます。

粉末除去の問題を解決する

粉末ベースの金属3D印刷処理では、ユーザーは通常、印刷プロセス後に残った粉末を取り除く必要があります。

ただし、部品の設計が複雑な場合、粉末が部品の内部に閉じ込められるリスクがあるため、簡単な作業ではありません。粉末の放出は主に手動で行われるため、大量の部品を後処理する場合は効率的ではありません。

プロセスを自動化するために、ドイツの会社Solukonは、Siemensと共同で、粉末床融合技術で作られた3Dプリント部品の自動粉末除去用のSFM-AT800Sシステムを開発しました。

粉末除去システムはステンレス鋼のチャンバーであり、最大800 x 400 x 550 mmの寸法のアルミニウム、チタン、ニッケルベースの合金部品を受け入れることができます。

部品が機械、粉末除去プロセスが始まります。制御された振動を使用し、広範囲の周波数と電動軸回転により、システムは残留金属粉末の金属焼結部分を徹底的に洗浄します。

自動プロセス後、マシンは6バールの手動洗浄もサポートします。圧縮空気または不活性ガスを加圧します。

このようなプロセスは、残留粉末を安全に再生し、汚染を防ぎ、さらなる処理に備えるのにも役立ちます。

一部の3Dプリンターメーカーはまた、特に自社の機械用の粉末除去ソリューションを開発しています。今年初め、金属バインダー噴射の専門家であるDigital Metalは、CNCマシンを使用して後処理操作で粉末を除去する自動化ソリューションを発表しました。

別の金属バインダー噴射会社であるExOneもは、そのプリンター用に開発された自動除粉ステーションを提供しています。

金属3D印刷は、燃料ノズルや熱交換器などの非常に複雑で複雑な部品の製造にますます使用されるようになり、自動除粉ソリューションの必要性はますます高まっています。

最終的に、手動から自動の粉末除去に切り替えると、手動の労働時間を削減するだけでなく、粉末の廃棄物や粉末の残留物による部品のスクラップを最小限に抑えることで、金属3D印刷ワークフローを大幅に最適化できます。問題。

3D印刷の後処理：生産性向上の鍵

後処理操作のスケーリングと自動化は、依然として課題です。ただし、いくつかの業界関係者がそれを克服するためのソリューションを開発しているため、この課題はすぐに過去のものになると楽観視しています。

サポートの取り外しから、粉末除去、表面仕上げ、着色まで、今日のAMユーザーは、後処理ステップを最適化および自動化するためのオプションがこれまでになく増えています。

最終的には、適切な後処理インフラストラクチャを整備することで、AMによる高度な再現性と生産性への扉が開かれます。したがって、後処理の実装は、生産に3D印刷を採用する場合、または将来的にテクノロジーの使用を増やすことを検討している場合の優先事項である必要があります。