金属積層造形:航空宇宙を中心に生産を変革
積層造形(3Dプリント)が産業オートメーションの世界を席巻しています。
金型を作って材料を削る代わりに、メーカーは今や高度な3Dプリント装置を使用して、ゼロから材料を層ごとに追加し、より低コストで、より少ない廃棄物でアイテムを生産できます。特に金属積層造形(金属3Dプリント)が注目を集め、航空宇宙などの業界で特に人気となっています。
最近のAMPOWERレポートによると、金属積層造形市場は2024年までに27.9%成長すると予測されています。金属積層造形により、企業は従来の製造プロセスよりも少ない材料と労力で、強度が高く高度に複雑な金属部品を構築できます。
業界トレンドに追従するため、金属積層造形のクイックガイドをご紹介します。
金属積層造形の説明
金型とトリミングを必要とする従来の製造とは異なり、積層造形は高度な3Dプリント装置を使用して、ゼロからアイテムを構築します。基本プロセスは5つのステップで行われます:
- デジタルモデルを作成する
- 中空化、穴サイズの編集、サポート追加などでプリント準備を行う
- 3Dモデルを層にスライスする
- 層ごとにパーツをプリントする
- 最終製品へ後処理を行う
プロセスはほぼ同じですが、金属積層造形で製品をプリントする方法は複数あります。最も一般的なものをいくつか紹介します:
- 粉末床溶融結合 – 金属粉末を製造テーブルに置き、高エネルギー電子レーザーが粉末を層ごとに精密に融合して最終製品を作成
- 金属ジェッティング – 金属材料を溶かして製造テーブルに直接適用。液体金属は急速に冷却され、新しい層が追加されて最終製品が完成
- 炉内合金浸透 – 金属粉末を液体結合剤と結合。結合剤の層が追加されるにつれて最終製品が形を成す
各タイプの金属積層造形は、幅広い材料で複数の部品を作成できます。積層造形で使用される最も人気のある金属材料には、インコネル718やインコネル625などのニッケル合金、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などがあります。
金属積層造形(金属3Dプリント)の長所と短所
金属積層造形には多くのメリットがありますが、すべての製造タイプに理想的ではありません。金属製品の構築に積層造形システムを使用する際のメリットとデメリットを簡単にご紹介します。
メリット
- オンデマンドでローカルに部品を生産できるため、部品保管のスペースとコスト要件を削減
- 大きな材料から部品をトリミングまたは切削する必要がないため廃棄物が少なく、製造コストも削減
- 金型を作成する必要なく、新製品を迅速に生産
- プロトタイピングが高速化し、製品開発を加速し、競争優位性を獲得可能
- 組み立て不要。積層造形部品は複数の部品を組み立てることなく、全体としてプリント可能
- 最小限の労力やスキルで高度に複雑な部品を構築可能
デメリット
- ビルド時間が遅いため、大量生産には不向き
- より高価な装置が必要なため、初期コストが高い
- 製品サイズが積層造形システムの制約によって制限される。例えば、コンシューマーグレードのプリンタでは、プリントベッドが通常1立方フィートより小さい
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積層造形についてさらに学びたいですか?Spatialの以下のブログをご覧ください:
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金属積層造形のアプリケーション
もともと、金属積層造形は主にプロトタイピングに使用されていました。メーカーは、金属積層造形ソフトウェアを使用して、より大規模な生産のために金型や装置に投資する前に、テスト用製品を迅速に設計・プリントできました。技術が進歩し、積層造形がより手頃になるにつれ、幅広い業界で採用されるようになりました。
航空宇宙産業は、積層造形の主要な採用業界の一つです。航空宇宙企業は、従来の方法では不可能だった高度に複雑な金属部品の設計と構築に積層造形(AM)を使用しています。
廃棄物が少ないため、航空宇宙メーカーは構造的完全性を犠牲にすることなく重量を削減できます。これは航空機設計において不可欠です。
医療業界も、特定の手順向けのユニークなツールと器具の作成に積層造形を使用しています。医療従事者は、メーカーによるツールの設計と製造を待つ必要がなくなりました。複雑な手順を支援するために、必要な正確なツールをわずかな時間で、はるかに低コストで、社内で作成できます。
金属積層造形で生産を最適化
金属積層造形が従来の製造プロセスに取って代わることはないかもしれませんが、幅広い業界のメーカーに多くの大きなメリットを提供します。
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