社内生産: Fuse 1が自らのパーツをプリント

Fuse 1は実用パーツを直接プリントします。

Nylon 12粉末で作られたIRセンサーパージがFuse 1で生産されました。

Fuse 1の構築はエンジニアリングの偉業でした。手頃で洗練されたデスクトップ選択的レーザー焼結(SLS)プリンターで産業グレードの性能を提供するには、数年の綿密な設計とエンジニアリングが必要でした。

FormlabsエンジニアはFuse 1自体をプロトタイピングツールとして使用しました。今日、顧客に出荷されるすべてのユニットには、Nylon 12粉末を使用してマシン自体でプリントされた複数の生産パーツが含まれています。

Fuse 1エンジニアプログラムマネージャーのSeth Berg氏によると、SLSプリンターをプロトタイピングと実用パーツ生産に使用することで3つの重要な利点が得られました:

• 内部サポート構造なしで複雑な形状を自由に作成可能。
• プロトタイピングと生産を社内で完結し、サプライチェーンを短縮。
• 多用途なNylon 12材料で、外注排除による手頃な小ロット生産を実現。

SLSプロトタイピングと社内生産: IRセンサーパージの製造

Seth Berg氏がFuse 1での実用パーツプリントについて語ります。

顧客が新しいFuse 1とFuse Sift後処理ユニットを設置すると、5つの異なるパーツがプリンター自体でプリントされていることに気づかないかもしれません。その中でもIRセンサーパージは、社内SLSプリントによる小ロット生産に理想的に適したコンポーネントを例示しています。

Fuse 1開発での最大の課題の1つは、ビルドチャンバー内部温度を正確に測定しバランスを取ることでした。Berg氏はチームがプリントベイ内の熱を調整するカスタムIRセンサーパージを必要としたと説明します。温度制御が非常に敏感だったため、最適なパージ設計を見つけるまでに数十個のプロトタイプが予想されました。外注や射出成形では必要なイテレーション数の観点から非現実的だったため、チームはNylon 12粉末で動作するベータ版Fuse 1ユニットをプロトタイピングと生産の両方に活用しました。「ジオメトリを制約せず、滑らかな気流表面に不要なサポートチップを追加しない3Dプリント技術が必要でした。SLSが唯一の実行可能な選択肢でした。」とBerg氏。

初期生産ユニットを使用して、チームは設計、テスト、最終的にカスタムパーツをスケールで製造し、Fuse 1のタイムリーな発売を可能にしました。時間とともにドアハンドル、IRハンドル、Fuse Siftハンドルなどさらなるパーツがベータユニットで社内生産されました。今日、出荷されるすべてのFuse 1には、Fuse 1で直接プリントされた複数の生産パーツが含まれています。「これらのパーツを厳格にテストし、本社でほぼ50台のプリンターをノンストップで稼働させ、数千時間のプリント時間を積み重ねました。」とBerg氏は述べています。

数十個のプロトタイプを改良した後、チームはIRセンサーパージ設計を最終化し、同じプリンターでプロトタイピングから小ロット生産へシームレスに移行。毎週数千個のパーツがプリントされ、マシンの市場投入準備を検証しています。「Formlabsでは価格とメンテナンスの両面で製品アクセシビリティを優先しています。Fuse 1がプロトタイピングの強力なツールであり、同時にフルタイム生産マシンとして機能することは非常に満足のいくことです。」とBerg氏は付け加えました。

Fuse 1の高密度ビルドボリュームにより、1回のプリントサイクルで12個のIRセンサーパージを生産可能。IRセンサーハンドルのようなより小さなパーツでは1サイクルで60個に増加。社内3Dプリントはまだ数百万個の大量生産にはコスト効率が良くありませんが、複数マシンを並行稼働させれば中小ロットサイズに優れたソリューションとなります。IRセンサーハンドルは22g粉末消費でパーツあたり$2、メインIRセンサーパージは70gで約$7/パーツです。

「Fuse 1を社内に置いたことで、迅速にイテレーションし多数の設計をテストできたため、より効果的に機能するIRセンサーパージが実現しました。その後、同じ材料で直接生産に移行できました。」とBerg氏。これによりプロトタイピングと生産間の公差調整が不要になりました。

Seth Berg

Fuse 1を社内に置いたことで、迅速にイテレーションし多数の設計をテストできたため、より効果的に機能するIRセンサーパージが実現しました。その後、同じ材料で直接生産に移行できました。

Fuse 1がなければ、チームはSLSサービスを外注せざるを得なかったとBerg氏は指摘。「Fuse 1が社内になければ、SLSパーツをサービスビューローに外注し、より多くのコストと時間を費やすことになります。Fuse 1は産業品質の実用SLSパーツを社内で、わずかな価格と時間でプリントします。」と述べています。

Berg氏はこれらのパーツが用途で確実に機能すると自信を持っています。出荷されるすべてのFuse 1にマシンでプリントされたパーツが含まれているためです。IRセンサーパージ、IRハンドル、ドアハンドル、インターロック磁石カバーはすべてFuse 1によって可能になりました。

実用パーツ向けNylon 12粉末

Fuse 1向けにFormlabsが最初に発売した材料はNylon 12粉末です。複雑なアセンブリの機能プロトタイピングと実用生産に高い能力を発揮し、環境安定性に優れます。

他の3Dプリントプロセスでも実用パーツは製造可能ですが、SLSには明確な利点があります。SLSパーツは特に日常的な取り扱いや使用下で長寿命です。ステレオリソグラフィ材料と比較して、Nylon 12プリントはより長い寿命、低クリープ、優れた耐摩耗性、耐薬品性、耐UV性を示します。「ほぼすべての実用パーツはタフで温度と衝撃に強い必要があります。ナイロンはこれらの材料特性のスイートスポットを突いています。パーツが使用される用途を想像できるなら、ナイロンはほぼ常に正しい選択です。」とBerg氏は説明します。

SLS粉末プリントの顕著な特徴の1つは、内部サポート構造なしでパーツを製造できることです。他のプロセスでは内部クレビスと開口部にサポートが必要で、設計制約と後処理時間が増加します。SLSはこの問題を排除し、後処理労力を削減した複雑なパーツを可能にします。

最後に、Nylon 12はFuse 1で最大70%の再生粉末でのプリントを可能にし、プロトタイピングと生産の両方で大きな利点となります。Berg氏のチームはこれをFuse 1が競争力のある生産オプションとなる核心理由と特定しています:「Fuse 1にプリントされ設置されるすべてのパーツは70%再生粉末を使用。これが社内製造をコスト競争力のあるものにする秘密の1つです。」さらに、「再生粉末をプロトタイプだけでなく、生産ラインでもすべてのパーツに使用し、持続可能かつ経済的な実用パーツを提供しています。」と付け加えました。

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Nylon 12粉末

Nylon 12粉末は、複雑なアセンブリと耐久性のあるパーツの機能プロトタイピングと実用生産の両方に高い能力を発揮し、環境安定性に優れます。よくある質問をまとめた記事を用意しました。

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Fuse 1: 出荷開始

Formlabsはあらゆる規模のビジネスが産業品質の3Dプリントにアクセスできるアディティブワークフローを設計しています。Fuse 1とFuse Siftで、チームは設計を管理し、生産対応ナイロンパーツを社内でプリントし、スループットを向上させ、ベンチトップでエントリーレベル価格の産業レベルSLS 3Dプリントを実現できます。これらすべての要素—Nylon 12の汎用性とSLSの独自の利点—がBerg氏とエンジニアリングチームによるより良いFuse 1の創造を支えました。

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