4 つの金属 3D プリント プロセスとその材料:包括的なガイド

表 1. 金属粉末床溶融の長所と短所

長所 短所

長所

パウダーベッドによる本質的なサポート、サポートは不要

短所

一部のメーカーは、限られた範囲の材料組成を提供しています

長所

プリンターから直接滑らかな表面

短所

高品質で高価なレーザーが必要

長所

最小層厚さは 20 µm、通常は 35 ～ 50 µm

短所

一部のシステムではビルドが比較的遅い

長所

より多孔質な部品を構築します

短所

高い残留応力は不安定な溶融プールによって引き起こされます

長所

短所

印刷された部品は、すべてのプロセスで同じように強度や弾力性があるわけではありません。 EBM 部品よりも常に弱く、破損しやすい

表 2. 指向性エネルギー堆積の長所と短所

長所 短所

長所

印刷速度が速い

短所

設備コストが非常に高い

長所

印刷パーツは高密度で強度/弾力性があります

短所

サポート構造を構築できないため、オーバーハングを印刷できず、用途が制限されます。

長所

高品質な機能部品の修理に使用可能

短所

比較的低いビルド解像度

長所

大規模なビルド テーブルが利用可能

短所

表面仕上げが悪い場合は後処理が必要

長所

部品のネイティブ材料特性

短所

長所

最小限の工具で部品を製造できる

短所

長所

材料廃棄物の削減

短所

長所

カスタム合金を使用して部品を構築できます (複数の材料範囲の機能)

短所

表 3. 金属フィラメント押出の長所と短所

長所 短所

長所

特別な構築環境なし - 室温、通常の大気

短所

部品を焼結するための後処理が難しい

長所

印刷パーツの FFF 応力

短所

収縮により、完成品の寸法の制御が困難になります

長所

同じマシンで幅広いマテリアルを使用可能

短所

パーツの精度は、印刷物の X-Y-Z 解像度とはほとんど関係ありません

長所

低コストの機器

短所

部品の密度が低く、焼結後は比較的弱い

長所

運用に必要な技術的スキルが低い

短所

長所

プロトタイプに最適

短所

表 4. 材料の噴射とバインダーの噴射の長所と短所

長所 短所

長所

特別な構築環境なし - 室温、通常の大気

短所

2 段階のプロセス - パウダーベッドを配置し、次に接着剤をインクジェットで層を接着します。

長所

印刷部品に内部応力がない

短所

部品を焼結するための繊細な後処理

長所

セットアップを変更することなく、同じマシンで幅広いマテリアルを使用できます

短所

寸法管理には正確な収縮を保証するための繊細さが必要です

長所

低コストの機器

短所

完成品の精度は、純粋に印刷物の X-Y-Z 解像度の結果ではありません

長所

運用に必要な技術的スキルが低い

短所

焼結前の部品は脆くて脆弱です

長所

最小層厚さ 35 µm

短所

メタル 3D プリンティングは、金属粒子を層ごとに融合するレーザーベースの技術です。この技術は、プロトタイピング、複雑な形状の部品、最終用途部品の製造、およびアセンブリ内の金属部品の削減に一般的に使用されています。金属 3D プリントには、ますます多くの材料が供給されます。これにより、宝飾品から航空宇宙、医療からプラスチック製造まで、さまざまな業界のニーズが満たされます。一部のプロセスと装置は材料に特有であり、その範囲が制限されていますが、他のプロセスや装置はさまざまな材料を使用できます。

詳細については、3D プリントに関する記事をご覧ください。

最適な 3D プリントの種類を選択するにはどうすればよいですか?

最適な 3D プリントの種類を選択するのは複雑です。以下は、どの金属 3D プリント プロセスを選択するかを決定する際に役立つ手順です。

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部品の要件を確認します。たとえば、レイヤーの解像度、細部の再現の必要性、必要な機械的特性や表面品質の考慮事項を考慮します。

パーツの材料ファミリを選択します。 

素材を選択したら、その素材を使用する利用可能なプロセスを確認し、望ましい結果を生み出すための最適なプロセスを検討します。

材料、時間、コストのサプライヤーを含むリソースの利用可能性を確認する

金属 3D プリント材料とは何ですか?

金属 3D プリント材料における金属タイプのオプションのリストは長く、そして増え続けています。最も一般的な金属の種類は次のとおりです。

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ステンレススチール: 一般に、304、316、17-4 の 3 つの合金グループに分類されます。これらは耐食性があり、多孔質でない場合は強度が高くなります。

工具鋼 D2、A2、および H13: 強度が高く、焼入れ性、耐摩耗性があり、金型や工具に適用可能

チタンと Ti64: 軽量部品に最適で、高強度を備えた材料

アルミニウム 7075、4047、6061、2319、4043: これらは、一般的な軽量コンポーネント用のさまざまな軽量合金です。

インコネル® 718、625: これらはエンジン部品などの用途に適した低耐食性と高温耐性を備えています。

コバルト クロム: 生物医学および航空宇宙用途向けの超合金

ゴールド/シルバー: 宝飾品および限定された生物医学用途のための純金属

ニオブ、ニオブジルコニウム: これらは、航空宇宙用途向けの高温および高耐薬品性合金です。

タンタル: ニオブに似ていますが、耐薬品性が優れています。

ハステロイ® ニッケル クロム: 耐熱性と耐亀裂性を備えた丈夫な素材。タービンや原子力コンポーネントによく使用されます。

タングステンと合金: 超高密度素材。放射線シールド、コリメータ、エンジン部品によく使用されます。

詳細については、金属 3D プリントに最適な材料に関するガイドをご覧ください。

3D メタル プリントが初めて登場したのはいつですか?

金属 3D プリンタを最初に実用化したのは EOSINT M250 でした。 1994 年に ElectroOptical Systems によって発売されました。これは、金属と低温合金を組み合わせ、一次粒子を結合するために融合させました。 2004 年に、EOS は EOSINT M270 を発売しました。これは、金属原料を溶解するためにダイオードポンプ 200W レーザーを使用した最初の PBF システムでした。それ以来、手法、材料、解像度は飛躍的に増加/改善されました。

概要

Xometry は、あらゆるプロトタイピングと生産のニーズに対応する金属 3D プリントを含む、幅広い製造機能を提供します。金属 3D プリントなどの見積もりを今すぐ入手してください。

著作権および商標に関する通知

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Inconel® は、ウェストバージニア州ハンティントンにある Special Metals Corp. のハンティントン アロイズ部門の登録商標です。

Hastelloy® は、インディアナ州ココモにある Haynes International の登録商標です。

免責事項

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ディーン・マクレメンツ

Dean McClements は機械工学の学士優等学位を取得しており、製造業界で 20 年以上の経験があります。彼の職業上の経歴には、Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace、Hyster-Yale などの大手企業で重要な役割を果たし、そこでエンジニアリング プロセスとイノベーションに対する深い理解を深めました。

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