アディティブ マニュファクチャリングの主な種類
これまで、製造業は金型、切断、穴あけなどの減法を使用して製品を作成していました。より大きな全体から材料を取り除くことは、以前はうまく機能していましたが、最新の付加製造プロセスは急速にそれらを置き換えています。予測によると、アディティブ マニュファクチャリング業界は 2022 年までに 230 億ドルという驚異的な規模に成長すると予想されています。
アディティブ マニュファクチャリングは、最終製品が完成するまでビルド プラットフォーム上で材料 (通常はセラミックまたは金属粉末) のレイヤーを積み重ねることにより、3D オブジェクトをビルドするコンピューター制御のプロセスです。 .層は、熱、硬化剤、またはレーザーを使用して硬化されます。
この方法はアディティブであるため、サブトラクティブ マニュファクチャリングよりも無駄が少なく、したがってコストが低くなります。
アディティブ マニュファクチャリングの主な 7 種類には、それぞれ長所と短所があります。ビジネスに適した方法を選択できるように、違いを知ることが不可欠です。
ビジネスの製造能力を向上させる主なタイプのアディティブ マニュファクチャリングを次に示します。
積層造形プロセスの種類
1.バインダージェッティング
マテリアル ジェッティングまたはインクジェット パウダー プリンティングとも呼ばれるバインダー ジェッティングは、最も一般的な付加製造タイプの 1 つです。
この方法は、3 次元オブジェクトを印刷する点を除いて、一般的なオフィス プリンターと同じように機能します。ページにインクを噴射する代わりに、バインダー噴射は粉末材料に接着剤を噴射します。プリント ヘッドは水平方向と垂直方向に移動し、パスごとに造形材料の新しい層を配置します。
以下を含むさまざまな材料を使用して、バインダー ジェッティングでオブジェクトを製造することが可能です:
- 石膏粉 (チョーク)
- プラスチック
- 陶器
- メタル
- ガラス
- 砂
バインダー ジェッティングは、参入コストが比較的低く、材料が安価であるため、最も手頃な付加製造プロセスの 1 つです。また、他のほとんどのアディティブ マニュファクチャリング プロセスよりも速く、フルカラーでオブジェクトを作成できます。
多くの利点がありますが、バインダー ジェッティング製品は壊れやすい傾向があり、洗浄や硬化などの後処理が必要で、面倒で時間がかかります。
2.指向性エネルギー堆積（DED）
指向性エネルギー堆積 (DED) は、溶接原理を利用して 3 次元オブジェクトを作成します。材料 (通常は金属ワイヤまたは粉末) は、レーザーや電子ビームなどの集束エネルギー源によって溶融されます。次に、液体材料がビルドプラットフォームに正確に注がれ、そこで急速に硬化して層が形成されます。このプロセスは、オブジェクトの印刷が完了するまで繰り返されます。
DED の重要な利点の 1 つは、アイテムの作成以外にも使用できることです。また、既存の部品やプリフォームを修復して材料を追加することもできます。さらに、1 回の印刷プロセスで複数の材料を利用できます。
3.素材の押し出し
材料の押し出しは、ホット グルー ガンと同様に機能します。材料はコイルからプリンターに供給されます。ノズルの先端が加熱し、材料を溶かします。次に、液体材料をビルドプラットフォーム上に層ごとに配置し、そこで冷却して固化させ、オブジェクトを形成します。
多くの企業、さらにはレクリエーション ユーザーでさえも、低コストの設備と材料により、材料押出を楽しんでいます。
この方法は付加製造の最も安価な方法ですが、材料の押し出しには制限がないわけではありません。発熱体は、金属のような高密度の材料を溶かすほど強力ではないため、プラスチック ポリマーのみの使用に制限されます。これは、工具や治具などの一部の用途には十分な耐久性がない可能性があります。
4.粉末床核融合 (PBF)
電子ビーム溶融 (EBM) としても知られる粉末床融合は、通常、プラスチック、金属、砂、またはセラミック粉末と砂を混ぜた粉末材料の大きな床から始まります。
粉末は、レーザーまたは電子ビームを使用して選択的に融合されます。材料の層が融合されると、作業領域が下に移動し、同じプロセスを使用して新しい層がその上に構築されます.
PBF を使用すると、オブジェクトが非常に複雑になり、他のタイプのアディティブ マニュファクチャリングで作成されたオブジェクトよりも強力になります。パウダーベッドが必要なため、クリーンな作業環境の維持が難しい。この方法は、粉末状の材料を扱うように設定されていない狭いスペースには最適なオプションではありません.
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5.シートラミネーション
超音波付加製造 (UAM) または積層造形物製造 (LOM) としても知られるシート積層は、材料の薄いシートを積み重ねて超音波で結合する付加製造プロセスです。溶接、接着、またはろう付け。層が積み重なると、オブジェクトが形になります。
すべての層を積み重ねてラミネートしたら、CNC マシンまたはレーザー カッターで余分な材料を取り除き、オブジェクトの最終的な形を作ります。
複数のレイヤーで機能するため、シート ラミネート加工は、メーカーがさまざまな素材を重ねてフル カラーで印刷し、他の付加製造プロセスよりもはるかに低コストで行うことができます。
シートのラミネート加工は比較的安価ですが、面倒で時間がかかる後処理が必要です。また、紙、プラスチック、金属など、シートにできる素材にも制限があります。積層が完了したらオブジェクトをトリミングする必要があるため、この積層造形プロセスにはいくらかの無駄が伴います。
6.バット重合
バット重合は、パウダー ベッド フュージョンに似ていますが、パウダー ベッドの代わりにフォトポリマー樹脂のバットを使用し、紫外線レーザーによって層状に硬化させます。層が完成すると、さらに樹脂が追加され、次の層が構築されます。このプロセスはオブジェクトが完成するまで続きます。
樹脂は非常に高価になる可能性がありますが、バット重合は、高レベルの精度と優れた仕上がりを提供しながら、オブジェクトを迅速に構築できます。
その利点にもかかわらず、バット重合メーカーはフォトレジン材料の使用に限定されており、相当なレベルの後処理を実行する必要があります。印刷されたオブジェクトは、使用する前にレジンから取り外してクリーンアップする必要があります。
7.マテリアルジェッティング
バインダー ジェッティングと同様に、マテリアル ジェッティングはマテリアルを層状に重ねてオブジェクトを構築します。ただし、粉末の床に接着剤を重ねる代わりに、材料噴射はワックス状の材料を溶かし、ビルドプラットフォームに液滴を正確に堆積させます。層が積み重なると、オブジェクトが形になります。
多くの製造業者は、比較的安価で、高品質の表面仕上げで優れた精度を提供する材料噴射を利用しています。残念ながら、材料の噴射は壊れやすい可能性のあるワックス状の材料のみを使用することに限定されています。また、一度に 1 つの液滴を作成するため、オブジェクトの作成に時間がかかります。
どのタイプのアディティブ マニュファクチャリングが適切ですか?
積層造形法を選択する前に、プロジェクトに何が必要かを考えることが重要です。より予算にやさしいオプションをお探しですか、それともより強力な構築材料を使用する必要がありますか?ニーズが何であれ、生産に役立つ付加製造プロセスがあります。
どのタイプのアディティブ マニュファクチャリングを選択しても、優れた 3D デジタル モデルから始めることが不可欠です。 Spatial の専門家は、3D モデリングで 35 年以上の経験を持ち、無数の企業が製品を設計、テスト、市場に投入するのを支援してきました。
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