工業製造
産業用モノのインターネット | 工業材料 | 機器のメンテナンスと修理 | 産業プログラミング |
home  MfgRobots >> 工業製造 >  >> Manufacturing Technology >> 産業技術

アディティブマニュファクチャリングとは何ですか?-タイプと動作

アディティブマニュファクチャリングとは何ですか?

アディティブマニュファクチャリング(AM)は、3D印刷とも呼ばれ、より軽く、より強力な部品やシステムの作成を可能にする工業生産への変革的アプローチです。その名前が示すように、積層造形はオブジェクトを作成するために材料を追加します。

アディティブマニュファクチャリング(AM)またはアディティブレイヤーマニュファクチャリング(ALM)は、3D印刷の工業生産名です。これは、通常はレイヤーで材料を堆積することによって3次元オブジェクトを作成するコンピューター制御プロセスです。

GE Additiveによると、これはアナログプロセスからデジタルプロセスへの移行によって可能になったもう1つの技術的進歩です。過去数年間、通信、イメージング、数十年、アーキテクチャ、エンジニアリングは、独自のデジタル革命を経験してきました。これで、AMは製造にデジタルの柔軟性と効率をもたらすことができます。

アディティブマニュファクチャリングでは、CAD(Computer-Aided Design)ソフトウェアまたは3Dオブジェクトスキャナーを使用してハードウェアを制御し、材料が正確な幾何学的形状でレイヤーごとに堆積されるようにします。名前が示すように、積層造形はオブジェクトを作成するために材料を追加します。対照的に、従来の方法でオブジェクトを作成する場合、機械加工、彫刻、フライス盤、成形などによって材料を除去する必要があることがよくあります。

「3Dプリンティング」と「ラピッドプロトタイピング」という用語は、アディティブマニュファクチャリングを説明するためにさりげなく使用されていますが、各プロセスは実際にはアディティブマニュファクチャリングのサブセットです。

アディティブマニュファクチャリングは多くの人にとって新しいように見えるかもしれませんが、実際には数十年前から存在しています。適切なアプリケーションでは、積層造形は、パフォーマンスの向上、複雑な形状、および製造の簡素化という完璧な3つの要素を提供します。その結果、積層造形に積極的に取り組んでいる人々には多くの機会があります。

AMを発明したのは誰ですか?

3D印刷用の最も初期の製造装置は、名古屋市工業研究所の小玉秀男が3Dモデルを作成する2つの付加的な方法を発明したときに開発されました。

アディティブマニュファクチャリングはどのように機能しますか?

CAD(コンピューター支援設計)または3Dオブジェクトスキャナーの助けを借りて、積層造形は正確な幾何学的形状のオブジェクトの作成を可能にします。余分な材料を取り除くために機械加工やその他の技術を必要とすることが多い従来の製造とは対照的に、これらは層ごとに構築されます。

3D印刷、ラピッドプロトタイピング、および積層造形は、一般的に同じプロセスを説明するために使用される用語です。複雑な構造とコンポーネントは、段階的に構築された材料を重ねることによって作成されます。

このテクノロジーは30年以上前から存在しており、最近人気が高まったばかりで、3D印刷されたプロトタイプを作成する手段ではなく、完全に機能するコンポーネントを提供します。 3D印刷業界は、提供されている精密技術を活用したい重工業から医療までのセクターにサービスを提供しているため、可能性はほぼ無限です。

アディティブマニュファクチャリングは科学の新しい機会の可能性を提供しますが、その概念とその仕組みは驚くほど単純です。

積層造形技術

1。 焼結

焼結中、熱を使用して、液化せずに固体の塊を作成します。焼結は、トナーを選択的に溶かして紙に画像を作成する従来の2Dフォトコピーに似ています。

2。 直接金属レーザー焼結(DMLS)

DMLS内では、レーザーが金属粉末の各層を焼結して、金属粒子が互いに付着するようにします。 DMLSマシンは、望ましい表面機能と必要な機械的特性を備えた高解像度のオブジェクトを生成します。 SLSを使用すると、レーザーが熱可塑性粉末を焼結して、粒子を互いに付着させます。

3。 直接金属レーザー溶融(DMLM)および電子ビーム溶融(EBM)

対照的に、DMLMおよびEBMプロセスの材料は完全に溶融します。 DMLMを使用すると、レーザーが金属粉末の各層を完全に溶融し、EBMは高出力の電子ビームを使用して金属粉末を溶融します。どちらのテクノロジーも、高密度で非多孔質のオブジェクトを作成するのに理想的です。

4。 ステレオリソグラフィー(SLA)

ステレオリソグラフィー(SLA)は、光重合を使用してセラミックオブジェクトを印刷します。このプロセスでは、フォトポリマー樹脂製の容器に選択的に焼き付けられるUVレーザーを使用します。 UV硬化樹脂は、極端な温度に耐えることができるトルク耐性のある部品を生成します。

プロセスにはどのくらい時間がかかりますか?

印刷時間には、パーツのサイズや印刷に使用する設定など、いくつかの要素があります。高品質のアイテムは生産に時間がかかるため、印刷時間を決定する際には、完成したパーツの品質も重要です。

AMは、数分から数時間または数日続く場合があります。ここでは、材料の速度、解像度、および量が重要な要素です。

積層造形材料

さまざまな素材を使用して、3Dプリントされたオブジェクトを作成することができます。 AMテクノロジーは、高度な金属合金からジェットエンジンの部品を製造し、チョコレートのおやつやその他の食品も製造しています。

積層造形プロセスの種類

独自の標準を持ついくつかの異なるAMプロセスがあり、次のようなものがあります。

1。バインダー噴射

バインダー噴射プロセスは2つの材料を使用します。粉末ベースの材料とバインダー。バインダーは、粉末の層間の接着剤として機能します。バインダーは通常液体の形であり、建築材料は粉末の形です。

プリントヘッドは、マシンのx軸とy軸に沿って水平に移動し、建築材料と結合材料の層を交互に堆積します。各レベルの後、印刷されるオブジェクトはそのビルドプラットフォームに降ろされます。

製本方法により、材料特性が必ずしもコンポーネントに適しているとは限りません。相対的な印刷速度にもかかわらず、追加の後処理により、プロセス全体が大幅に拡張される可能性があります。

他の粉末ベースの製造プロセスと同様に、印刷されるオブジェクトは粉末床で自立しており、完了後に未結合の粉末から除去されます。

画像ソース:https://www.additively.com/en/learn-about/binder-jetting

バインダー噴射–ステップバイステップ

2。指向性エネルギー兵器 /電子ビーム溶解(EBM)

指向性エネルギー蒸着(DED)は、「レーザー工学によるネット成形、指向性光の製造、直接金属蒸着、3Dレーザーコーティング」という多くの用語をカバーしています。これはより複雑な印刷プロセスであり、既存のコンポーネントを修復または追加するために一般的に使用されます。

典型的なDEDマシンは、多軸アームに取り付けられたノズルで構成され、指定された表面に溶融材料を堆積させて固化します。プロセスは原理的に材料の押し出しに似ていますが、ノズルは複数の方向に移動でき、特定の軸に接続されていません。

4軸および5軸のマシンのおかげで任意の角度から堆積できる材料は、レーザーまたは電子ビームによる堆積中に溶融します。この方法は、ポリマーやセラミックで使用できますが、通常、粉末またはワイヤーの形の金属で使用されます。典型的なアプリケーションには、構造部品の修理と保守が含まれます。

直接エネルギー堆積–ステップバイステップ

3。材料の押し出し

熱溶解積層法(FDM)は、一般的な材料の押し出しプロセスであり、Stratasysによって商標登録されています。材料はノズルから引き出され、そこで加熱されてから層ごとに堆積されます。新しい層が堆積されるたびに、ノズルは水平方向に移動でき、プラットフォームは垂直方向に上下に移動します。これは、多くの低価格の家庭用および趣味用3Dプリンターで一般的に使用されている手法です。

このプロセスには、最終的なモデルの品質に影響を与える多くの要因がありますが、これらの要因をうまく制御できれば、大きな可能性と実現可能性があります。 FDMは、レイヤーごとに構築されるという点で他のすべての3D印刷プロセスと似ていますが、一定の圧力と連続的な流れでノズルから材料が追加されるという点で異なります。

正確な結果を得るには、この圧力を一定に、一定の速度に保つ必要があります。材料の層は、温度制御または化学的手段を使用して結合できます。図に示すように、材料はコイルの形で機械に追加されることがよくあります。

画像ソース:https://www.additively.com/en/learn-about/fused-deposition-modeling

材料の押し出し–ステップバイステップ

4。パウダーベッドフュージョン

粉末床溶融プロセスには、一般的に使用される次の印刷技術が含まれます:直接金属レーザー焼結(DMLS)、電子ビーム溶融(EBM)、選択的熱焼結(SHS)、選択的レーザー溶融(SLM)、および選択的レーザー焼結(SLS)。

粉末床融合(PBF)プロセスでは、レーザーまたは電子ビームを使用して粉末材料を溶融し、それらを融合します。電子ビーム溶解(EBM)プロセスには真空が必要ですが、金属や合金とともに使用して機能部品を製造することができます。すべてのPBFプロセスで、粉末材料は前の層に分散されます。

これを実現するには、ローラーやブレードなど、いくつかのメカニズムがあります。ベッドの下の漏斗またはリザーバーは、新鮮な材料の供給を確実にします。直接金属レーザー焼結(DMLS)はSLSと同じですが、プラスチックではなく金属を使用します。

このプロセスでは、粉末を層ごとに焼結します。選択的熱焼結は、加熱された熱プリントヘッドを使用して粉末材料を一緒に溶融するという点で他の方法とは異なります。前と同じように、層は融着層の間にローラーで追加されます。プラットフォームはそれに応じてモデルを下げます。

パウダーベッドフュージョン–ステップバイステップ

5。シートラミネート

シートラミネートプロセスには、超音波添加剤(UAM)の製造とラミネートオブジェクト(LOM)の製造が含まれます。超音波添加剤の製造では、超音波溶接によって相互に接続された金属シートまたはストリップが使用されます。

このプロセスでは、多くの場合溶接プロセス中に、追加のCNC機械加工と未結合の金属の除去が必要です。ラミネートオブジェクトマニュファクチャリング(LOM)は、同様のレイヤーバイレイヤーアプローチを使用しますが、溶接の代わりに紙を材料および接着剤として使用します。 LOMプロセスでは、印刷時にハッチング方式を使用して、作成後に簡単に削除できます。

ラミネートされたオブジェクトは、美的および視覚的なモデルによく使用され、構造的な目的には適していません。 UAMは金属を使用し、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、チタンが含まれます。このプロセスは低温であり、内部形状の作成を可能にします。このプロセスでは、さまざまな材料を組み合わせることができ、金属が溶けないため、必要なエネルギーは比較的少なくて済みます。

シートラミネート–ステップバイステップ

6。バット重合

バット重合では、液体フォトポリマー樹脂で作られたバットが使用され、そこからモデルが層ごとに構築されます。必要に応じて紫外線(UV)を使用して樹脂を硬化または硬化させ、新しい層が硬化するたびにプラットフォームが製造されたオブジェクトを下に移動します。

このプロセスでは液体を使用してオブジェクトを形成するため、建設段階では材料からの構造的サポートはありません。未結合の材料によってサポートが提供される粉末ベースのプロセスとは対照的です。この場合、多くの場合、サポート構造を追加する必要があります。

樹脂は、光重合プロセスまたはUV光を使用して硬化されます。このプロセスでは、電動ミラーを使用して樹脂の表面全体に光が向けられます。樹脂が光に触れると、硬化または硬化します。

光重合–ステップバイステップ

7。マテリアルジェット

マテリアルジェットは、2次元インクジェットプリンタと同様の方法でオブジェクトを作成します。材料は、継続的またはドロップオンデマンド(DOD)アプローチのいずれかを使用してビルドプラットフォームに注入されます。

材料は表面またはプラットフォームにスプレーされ、そこで固化し、モデルはレイヤーごとに構築されます。材料は、ビルドプラットフォームを横切って水平に移動するノズルから堆積されます。機械は、その複雑さと材料の堆積を制御する方法が異なります。次に、材料の層は、紫外線(UV)光を使用して硬化または硬化されます。

材料は液滴で堆積する必要があるため、使用できる材料の数は限られています。ポリマーとワックスは、粘性があり、液滴を形成する能力があるため、適切で広く使用されている材料です。

マテリアルジェッティング–ステップバイステップ

アディティブマニュファクチャリングの利点

アディティブマニュファクチャリングの適用

航空宇宙

AMは、軽量で複雑な幾何学的設計の部品の製造に優れています。したがって、軽量で強力な航空宇宙部品を製造するための完璧なソリューションであることがよくあります。

2013年8月、NASAは、20,000ポンドの推力を発生させる高温火災テスト中にSLMインプリントロケットインジェクターのテストに成功しました。 2015年、FAAは商用エンジンで使用する最初の3Dプリント部品を承認しました。 CFMのLEAPエンジンには、19個の3Dプリント燃料ノズルがあります。アビエーションウィークによると、チタンワイヤーで作られたFAA認定のボーイング787構造部品がパリ航空ショー2017に展示されました。

自動車

CNNは、マクラーレンレーシングチームがF1レースカーで3Dプリントされたパーツを使用していると報告しました。リアウィングの交換には、5週間ではなく約10日かかりました。チームはすでに積層造形を使用して50以上の異なる部品を製造しています。

自動車業界では、AMのラピッドプロトタイピングの可能性が、生産部品が登場するにつれて深刻な関心を集めています。たとえば、アルミニウム合金は排気管やポンプ部品の製造に使用され、ポリマーはバンパーの製造に使用されます。

ヘルスケア

ニューヨーク大学医学部では、300人の患者を対象とした臨床研究で、積層造形を使用して患者固有の多色腎がんモデルの有効性を評価しています。この研究では、そのようなモデルが術前の評価と手術中のガイダンスで外科医を効果的にサポートするかどうかを調査します。

世界的な医療機器メーカーのStrykerは、オーストラリアでの研究プロジェクトに資金を提供し、積層造形技術を使用して、骨がん患者向けのオーダーメイドのオンデマンド3Dプリント外科用インプラントを作成しています。

一般に、特にAMで構築された医療機器の安全性と有効性が実証されている場合、積層造形のヘルスケアアプリケーションは成長しています。ユニークな人工臓器の生産も有望です。

製品開発

AMの設計の柔軟性の可能性が認識されるにつれて、かつては不可能だった設計概念が今ではうまく再想像されています。アディティブマニュファクチャリングは、かつて働いていた制約から解放されて操作できるようになったデザイナーの創造的な可能性を解き放ちます。

よくある質問。

アディティブマニュファクチャリングとは何ですか?

アディティブマニュファクチャリング(AM)は、3D印刷とも呼ばれ、より軽く、より強力な部品やシステムの作成を可能にする工業生産への変革的アプローチです。その名前が示すように、積層造形はオブジェクトを作成するために材料を追加します。

積層造形プロセスとは何ですか?

アディティブマニュファクチャリングは、特定の3D印刷プロセスです。このプロセスでは、デジタル3D設計データに従って材料を堆積することにより、パーツをレイヤーごとに構築します。たとえば、ソリッドブロックからワークピースをフライス盤で製造する代わりに、積層造形は、微粉末として供給される材料からレイヤーごとにパーツを構築します。

アディティブマニュファクチャリングの種類は何ですか?

アディティブマニュファクチャリングの種類:

  1. バインダー噴射。
  2. 指向性エネルギー兵器。
  3. パウダーベッドフュージョン。
  4. シートラミネート。
  5. 材料の押し出し。
  6. マテリアルジェッティング。
  7. バット光重合。

アディティブマニュファクチャリングとはどういう意味ですか?

アディティブマニュファクチャリングは、オブジェクトを一度に1つのレイヤーで構築することによってオブジェクトを作成するプロセスです。これは、最終製品が完成するまで材料の固いブロックを切り取ってオブジェクトを作成するサブトラクティブマニュファクチャリングの反対です。

アディティブマニュファクチャリングから作られる製品は何ですか?

一般的なアプリケーションには、環境制御システム(ECS)ダクト、カスタム化粧品航空機内部コンポーネント、ロケットエンジンコンポーネント、燃焼器ライナー、複合材料用工具、石油および燃料タンク、UAVコンポーネントが含まれます。 3D印刷は、複雑で統合された部品を高強度で提供します。

なぜアディティブマニュファクチャリングと呼ばれるのですか?

これは、製品を作成または鍛造する他の従来の形式とは異なり、最終製品を実現するために、より大きな対象から材料が切り取られたり、除去されたりします。 「なぜアディティブマニュファクチャリングと呼ばれるのですか?」という質問に簡単に答えるのは、ビルドプロセスが原材料を差し引くのではなく、追加するためです。

アディティブマニュファクチャリングは3Dプリントと同じですか?

3Dプリンティングとアディティブマニュファクチャリングという用語の間に違いはありません。 3D印刷と積層造形は、同じプロセスの同義語です。どちらの用語も、CADファイルから材料をレイヤーごとに結合してパーツを構築するプロセスを指します。

ステレオリソグラフィーとはどういう意味ですか?

ステレオリソグラフィー(SLA)は、CAD図面からソリッドなプロトタイプ、パターン、および製品を構築する積層造形プロセスです。 SLAを使用すると、CADを利用したレーザービームガンから織り上げられた固体プラスチックのプロトタイプを作成できます。

アディティブマニュファクチャリングのメリットは何ですか?

アディティブマニュファクチャリングの利点:

溶接積層造形ですか?

金属部品の製造のための積層造形(AM)での溶接の適用は、最も急速に成長している研究開発の関心事の1つです。レーザー、電子ビーム、アーク溶接などのエネルギー源を使用して、粉末またはワイヤーの形で原材料を溶かし、堆積させます。

積層造形の欠点は何ですか?

短所–製造コストが高い–積層造形以外の技術を使用すると、部品をより速く製造できるため、余分な時間がコストの上昇につながる可能性があります。さらに、高品質の積層造形機は高額になる可能性があります。

アディティブマニュファクチャリングを発明したのは誰ですか?

チャックハル 3D Systemsの共同創設者、エグゼクティブバイスプレジデント、および最高技術責任者です。彼は、最初の商用ラピッドプロトタイピング技術であり、広く使用されているSTLファイル形式であるSLA3Dプリンターの発明者の1人です。

アディティブテクノロジーはどのようなタスクに使用されますか?

アディティブマニュファクチャリングとラピッドプロトタイピングの違いは何ですか?

ラピッドプロトタイピングとは、プロトタイプを迅速に作成することを意味します。アディティブマニュファクチャリングとは、材料を徐々に追加して製品を製造する製造プロセスのことです。

ジェネレーティブマニュファクチャリングとアディティブマニュファクチャリングの違いは何ですか?

ジェネレーティブデザインは従来の方法で機能するほど洗練されていますが、積層造形はテクノロジーに最も自由度をもたらします。理由を理解するのは難しいことではありません。ジェネレーティブデザインによって作成されたパーツの例。システムは、左側の2つの設計を3軸フライス盤と鋳造アルミニウム用に最適化しました。

積層造形の歴史は何ですか?

アディティブマニュファクチャリングは、1987年に3D Systemsのステレオリソグラフィー(SL)で初めて登場しました。これは、レーザーを使用して紫外線(UV)感光性液体ポリマーの薄層を固化するプロセスです。世界で最初に市販されたAMシステムであるSLA-1は、かつて人気のあったSLA250マシンの前身でした。

3Dプリントが発明されたのはなぜですか?

このアイデアは、1988年に、グルーガンを通してキャンドルワックスを分配することで、娘のためにおもちゃのカエルを作ろうとしていたときに思いついたものです。 1989年、クランプはこの技術の特許を取得し、妻と共同でStratasys Ltd.を設立し、ラピッドプロトタイピングまたは商業生産用の3D印刷機を製造および販売しました。

ステレオリソグラフィーで使用される液体はどれですか?

ステレオリソグラフィー(またはSLA)は、これまでに開発された最も古い3D印刷技術の1つです。この積層造形プロセスは、光化学プロセスを使用して樹脂材料を3Dプリントするために使用されます。このSLA3D印刷プロセスでは、硬化可能な液体フォトポリマー樹脂のバットを使用します。

3D印刷機を発明したのは誰ですか?

Charles Hullは、一般に3D印刷として知られている最初の商用ラピッドプロトタイピング技術であるステレオリソグラフィーの発明者です。初期のアプリケーションは研究開発ラボとツールルームにありましたが、今日では3D印刷アプリケーションは無限にあるようです。

アディティブマニュファクチャリングは未来ですか?

2021年も進歩は続き、大小のソフトウェア会社が付加的なテクノロジーの要件を満たすソフトウェアソリューションに焦点を合わせています。この進化は、AMを工業化に向けて前進させる次世代のソフトウェアツールに燃料を供給します。

積層造形は高価ですか?

プロセスとコンポーネントの設計に応じて、添加剤製造の変動費は、たとえばポリマーや金属の処理において、従来の製造よりも5倍から50倍高くなる可能性があります。

アディティブマニュファクチャリングGEとは何ですか?

GE Additiveは現在、機械、材料、エンジニアリング設計の専門知識を提供し、顧客と協力して添加剤をビジネスに導入するのを支援しています。 Concept LaserおよびArcamマシンは、すでに航空宇宙、医療、歯科、および宝石業界の顧客をサポートしています。

付加溶接とは何ですか?

ワイヤーアークアディティブマニュファクチャリングは、自動金属不活性ガス(MIG)溶接またはレーザー熱線溶接と直接蒸着3D印刷を組み合わせたプロセスです。

アディティブマニュファクチャリングとサブトラクティブマニュファクチャリングの違いは何ですか?

アディティブマニュファクチャリングプロセスは、マテリアルをレイヤーごとに追加することでオブジェクトを構築し、サブトラクティブマニュファクチャリングは、マテリアルを削除してパーツを作成します。

アディティブマニュファクチャリングは成長していますか?

アディティブマニュファクチャリングは、2020年から2026年にかけて世界市場の成長を予測しました。 2020年から2023年の間に、世界の積層造形市場は年間約17%の成長が見込まれています。 3D印刷材料市場は現在プラスチックによって支配されていますが、金属材料は市場の成長に拍車をかけると予測されています。

積層造形はどの程度持続可能ですか?

それ自体のプロセスとして、積層造形はすでにより持続可能な生産手段を表しています。これは、3D印刷によって余分な材料が使用されなくなり、実質的に最初から不要な無駄がなくなるという事実から特に明らかです。

積層造形の主な課題は何ですか?

課題は、現在の製造技術によって決定された部品とアセンブリの設計を特定し、AMがパフォーマンスを向上させることができるかどうかを検討することです。 AMを使用すると、従来の製造方法では実現できない形状を作成できるため、設計の自由度が高まります。

アディティブマニュファクチャリングシンプルとは何ですか?

アディティブマニュファクチャリング(AM)またはアディティブレイヤーマニュファクチャリング(ALM)は、 3D印刷の工業生産名です。これは、通常はレイヤーで材料を堆積することによって3次元オブジェクトを作成するコンピューター制御プロセスです。

なぜ積層造形が導入されたのですか?

金属積層造形(3D印刷)は、従来の製造ルートの設計上の制約なしに複雑な部品を製造する可能性を提供します。


産業技術

  1. レーザー加工とは何ですか?-タイプと動作
  2. ラピッドプロトタイピングとは何ですか?-タイプと動作
  3. はんだ付けとは何ですか?-はんだ付けの種類と方法
  4. ブローチとは何ですか?-プロセス、作業、およびタイプ
  5. 化学機械加工とは何ですか?-作業、およびプロセス
  6. 超音波加工とは何ですか?-作業とプロセス
  7. ローリングミルとそのタイプとは何ですか?
  8. レーザー溶接とは何ですか?-作業、種類、用途
  9. 抵抗溶接とは何ですか?-タイプ、および動作
  10. ジグボーリングマシンとは何ですか?-タイプと動作
  11. 鋳物砂とは?-種類と性質