AM本番環境に移行する際に考慮する必要がある5つの要素

3D印刷は、製造業の変化をリードする重要なテクノロジーの1つです。しかし、制作におけるその可能性を最大限に活用するには、企業はアディティブマニュファクチャリング（AM）に適したインフラストラクチャを確立する必要があります。

再現性から自動化まで、3D印刷から最終部品生産への移行をサポートする5つの主要な柱と、移行に役立つソリューションについて説明します。

1。トレーサビリティ

トレーサビリティは現在、生産に添加剤製造を採用している企業が直面している重要な懸念事項の1つです。

製造において、トレーサビリティとは、製造プロセス全体を通じて、製造プロセス全体ですべての部品と製品を追跡できることを意味します。原材料は、最終製品が出荷される瞬間まで工場に投入されます。

規制、報告、品質管理の要件が関係しているため、特に航空宇宙や医療などの業界では、AMを広く採用するには、AMエコシステムとサプライチェーン全体のトレーサビリティの現在の欠如に対処する必要があります。実行可能な製造技術として。

これに対する1つの課題は、再利用された材料を追跡する機能です。たとえば、金属PBFでは、印刷プロセスが完了した後、ある程度の金属粉末が溶融せずにふるいにかけられ、指定された割合で新しい粉末とブレンドされます。

材料の再利用プロセスはエンドユーザーが高品質の材料を使用して重要な部品を製造していることを確認できるように、可視性と追跡可能性を備えています。

さらに、各バッチの部品が安全性に準拠していることを確認するには、バッチのトレーサビリティが不可欠です。または品質基準。

現在、トレーサビリティを実現する最善の方法は、AM生産ワークフローのすべてのステップを管理および制御するソフトウェアである製造実行システム（MES）などのデジタルソリューションを使用することです。

MESソフトウェアによって実現されるエンドツーエンドのトレーサビリティは、データ分析およびビジネスインテリジェンスツールを通じて、より効果的な品質管理プロセスを確立できます。

3Dパーツに何が起こったかを正確に追跡でき、製品ライフサイクルに沿って、企業が主要なデータを簡単に確認してプロセスを最適化できるため、AMに新しいレベルのプロセス品質が追加されます。エラーや障害が発生した場合。

追跡可能なAM運用を確立することは、サプライチェーン全体の透明性と説明責任を確保し、製品が特定の基準を満たしていることを証明するのに役立つため、本番環境でテクノロジーを使用するための最初のステップです。業界の規制に準拠します。

2。再現性

再現性（毎回同じ部品またはコンポーネントを生産する能力）は、AMで生産を達成するためのもう1つの重要な要素です。

ほとんどのAMテクノロジーでは、確実に包括的なビルドセットアップが必要です。パーツは印刷プロセスを完了し、後処理を受けることができます。ほとんどのAMユーザーが知っているように、これは、パーツごと、マシンごとのバリエーションや不整合に直面することは珍しくないため、言うのは簡単なことです。

1つの方法は、3D印刷プロセスへの洞察を提供できるできるだけ多くのデータを収集し、このデータを使用してプロセスを最適化することです。

閉ループ制御システムを確立することは、AMの再現性を高めるための最も効率的な方法と考えられています。

閉ループ制御システムには、3つのステップが含まれます。1つ目は、シミュレーションによるビルドの計画です。 2つ目は、印刷プロセスのインプロセスモニタリングです。そして最後に、収集されたデータを使用して、印刷プロセス中の偏差を特定し、それらを補正するようにシステムを調整します。

最終的に、再現性を実現するには、ハードウェアとソフトウェアを緊密に統合する必要があります。それに加えて、製造業者は、AM機器、プロセスに入る主要な変数、それらの変数がどのように変化するか、および機器を調整する方法を深く理解している必要があります。

もちろん、これはは、急な学習曲線を伴います。この知識を持つことは、信頼性の高い一貫した結果をもたらす3D印刷部品にとって不可欠です。

3。部品の精度

AMの使用が単なる化粧品モデルを超えて成長するにつれて、寸法精度への注目が高まっています。精度という用語は、製造システムの出力が指定された寸法範囲内の許容誤差にどの程度準拠しているかを表します。

AMが初期段階にあり、主にプロトタイピングに使用されたとき、精度はそれほど重要ではありませんでした。しかし、今日では、AMシステムにはさらに多くのことが求められています。彼らは、機械加工、射出成形、鋳造などの従来の製造方法に関連する同じ厳格な精度基準を満たさなければならない機能的なプロトタイプ、固定具、および最終用途の部品を日常的に製造しています。

これらの場合、全体的な寸法精度が最も重要です。製造補助器具と完成品は適切に機能する必要があります。

3D印刷が要求の厳しい機能アプリケーションに押し込まれていることを考えると、3D印刷システムが許容誤差を保持する部品を製造でき、繰り返し製造できるかどうかを検討することが重要です。

4。自動化

自動化は、AM本番環境への道のりのもう1つのステップであり、準備とスケーラビリティです。自動化は、ハードウェアとソフトウェア、およびロボット工学、センサー、ネットワークの組み合わせによって実現され、エンドツーエンドのデジタル生産サイクルの一部として、より合理化されたプロセスを保証します。

メーカーの場合、自動化システムを組み込むAM生産ラインへの導入は、たとえば、手動プロセスを置き換え、高度な追跡および分析システムを確立することにより、効率を高めることができます。

AMワークフロー全体で、さまざまなレベルの自動化を実現できます。設計段階では、現在、サポートの生成など、設計プロセスの一部を自動化するのに役立つソリューションがあります。

さらに、トポロジ最適化などの設計ツールは、特定のアプリケーションおよびエンジニアリング要件に最適な設計を生成および検証するのに役立つように進化しています。

生産段階では、 MESソフトウェアの助けを借りて生産計画と管理を合理化する機会。このようなソフトウェアは、単一のデジタルプラットフォームを使用することで、手動の注文処理やプロジェクト管理などの労働集約的なプロセスに取って代わります。

さらに、AM後処理は、AM生産ライン全体の中で最も自動化されていない段階でした。これは現在変化しており、自動洗浄、粉末除去、サポートの取り外し、3Dプリント部品の染色を対象とした後処理システムが導入されています。

自動化された後処理システムを導入することで、AMの再現性を高めることもできます。ほとんどすべての3D印刷部品は何らかの形の後処理を必要とするため、後処理システムが再現可能な結果を​​提供できることを確認することが重要です。ソフトウェア主導の自動化がソリューションの1つを提供します。

AMワークフローのすべての段階で自動化を導入すると、最終的に3D印刷の全体的なコストが削減され、その範囲がより広い範囲のアプリケーションに拡大されます。

5。検証と規制コンプライアンス

AMによる生産への移行を支える最後の要素は、3Dプリントされた部品の性能を検証する機能です。

検証済みのAMプロセスにより、製造業者は、化学的、機械的、および金属部品の場合は冶金学的特性、および複雑な形状を、仕様の制限内で一貫して達成できることを知ることができます。

検証を行うには、ISO、ASTM、およびその他の標準化機関によって開発された、現在利用可能なAM規格を理解して適用することが重要です。

3D印刷プロセスの標準が開発されていますが、これまでにASTMによって22の標準が公開され、ISOによって15の標準が公開されていますが、重要な標準の多くはまだ開発中です。

たとえば、現在の品質保証と検証の方法は、最終部品のテストであり、追加の時間とリソースが必要です。この問題を克服するために、業界は、より優れたリアルタイムの品質管理を可能にする包括的な部品認証プロセスを開発する必要があります。

タスクをより困難にするのは、認証プロセスが業界やアプリケーションによって異なるという事実です。 。認定のためにテストをいつどのように行うかは、標準化プロセスで指定する必要がある領域です。

とはいえ、専門家や確立されたサービスプロバイダーなどの成功した採用者とのコラボレーションは、実稼働環境に3D印刷を正常に統合するために必要な、最新の規制と検証手順についての知識を身に付ける。

3Dプリントによる本番環境への移行に成功

3D印刷による真の制作は、5つすべてが集まったときにのみ始まります。それぞれについて個別に説明しましたが、要素は重複して互いに補完し合うことがよくあります。

そのため、AMをプロダクションに統合するときは、全体的に考えて行動することが重要です。まず、利用可能なテクノロジーを調査し、ニーズに最適なテクノロジーに優先順位を付け、すべての要素を徐々にまとめていきます。

シフトは一夜にして起こりませんが、それが提供する利点により、新しい市場とビジネスモデルのロックを解除し、3D印刷によるデジタルマニュファクチャリングの未来を推進することができます。