アディティブマニュファクチャリングはデスクトップ3D印刷を超えて成熟し始めます

3Dプリントは成長しています。それはその約束と同じくらい革命的ですか、それとも作業ツールボックスの別の価値のあるツールですか、あるいはその両方ですか？ MakerBotとRustBeltの3D印刷コンサルタントと話をして、物事がどこにあり、どこに向かっているのかを確認します。

3D印刷は、専門的で製造中心の環境ではその潜在能力を十分に発揮できていませんが、積層造形エンジニア、コンサルタント、学者によると、そこには成長の余地がたくさんあります。そして、金属粉末の革新を利用する新しい技術と機械が登場しています。この技術に関する最大の疑問の1つは、部品の設計やプロトタイピングのお気に入りから、製造現場の主力に移行できるかどうかです。それはより高い生産レベルでその進歩を遂げるでしょうか？そして、より大きな波を作ることへの障壁は何ですか？

業界関係者によると、あらゆる規模のショップがこれらの3Dプロセスをさまざまな独創的な方法で使用しています。カスタムのワークホールディングや金型から、積層造形でのみ可能なジオメトリを備えた機能的な最終用途部品までです。

「CNCショップは、MakerBotのようなものを使用して複雑な構造を3D印刷し、部品を機械加工するために必要な角度でデバイスをミル内に保持できます」と3DDirectionsの社長であるChrisBarrettは述べています。 「そのため、ショップはその方法で治具、固定具、およびいくつかの工具を製造しています。」

バレットは、貿易では化学者および物理学者ですが、試験管に飽きており、材料科学と工学への道を見つけました。彼はオハイオ州に拠点を置いているため、バレットは従来の製造業と、新しい積層造形技術の世界に触れました。彼は両方の世界を深く理解してコンサルティングを開始し、企業が最も理にかなっているテクノロジーを活用できるよう支援することに重点を置いています。

注：バレットは、Tooling U-SMEのトレーナーとして、6月27日にBetter MROでの積層造形に関するウェビナーを主催し、3D印刷の7つの主要なカテゴリの概要を説明し、各タイプの長所と短所について話し合いました。リプレイは上のビデオリンクで利用できます。含まれる主題：

• バット光重合
  • ステレオリソグラフィー（SLA）とデジタルライトプロセッシング（DLP）が含まれています
• パウダーベッドフュージョン（PBF）
  • SLS、直接金属レーザー焼結（DMLS）、SLM、電子ビーム溶解（EBM）が含まれています
• バインダージェット印刷（BJP）
• マテリアルジェット印刷（MJP）
• シートラミネーション（LOM）
• 材料の押し出し
  • 溶融堆積モデリング（FDM）が含まれています

• 指向性エネルギー兵器（DED）

「今日、メーカーやジョブショップがプロの3Dプリンターを使用している重要な方法はたくさんあります」と、MakerBotのエンジニアリング担当副社長であるDaveVeiszは述べています。 「企業はこれらを職場の組織に使用しています。ショップが5Sリーン生産方式、組み立ておよび測定器具、部品グリッパー、ゲージを実装するのに役立つ部品、および高強度プラスチックが適切な場所に使用しています。 -力またはオーブン器具のような高温アプリケーションですが、多くの器具およびツールアプリケーションではうまく機能します。」

3D印刷の決定的な利点：幾何学的な複雑さは「無料」です、とVeiszは言います。たとえば、鋳物を選んで配置するためのグリッパーを設計していて、それが複雑な形状をしているとします。 CADで鋳造ジオメトリの逆を生成し、アプリケーションに合わせて変更して、完全に一致するものを印刷できます。 3D印刷のコストと時間は主に部品の量によって決まるため、従来の製造プロセスでは形状を実現するのが難しいため、追加のコストは発生しません。」

金属3D印刷、積層造形：今日誰が使用していますか？

金属粉末または高温熱可塑性プラスチックを使用した積層造形は、主に航空宇宙および防衛部門で使用されています。これには正当な理由があります。これらの企業は、コストを削減できる可能性のある、より小さく、時には複雑な部品に研究開発費を投資する余裕があります。納期を短縮します。部品には、環境制御システム用の複雑なダクト、風洞および無人航空機コンポーネント、燃料およびその他の液体用のタンク、代理部品、複合レイアップが含まれます。

「ボーイング、ロッキード、GE、ノースロップグラマンなど、主要な航空宇宙および防衛OEMのほとんどは、収益基盤が大きく、すべてがその中に含まれています」とバレット氏は言います。 「そしてそれを使い始めている他の会社は、今日チタン股関節インプラントを製造している生物医学会社です。しかし、あなたが遭遇するのはコストです。」

OEMは、ワークアウトに入札し、小規模なメーカーにアウトソーシングできるようにしたいと考えています。課題は、規格がまだ金属印刷部品に追いついていないことです。航空宇宙部品、特に大型旅客機のFAA基準は、当然のことながら厳格になる可能性があります。許容できる軽微な異常とそうでないものを理解するには、多くの調査が必要です。

現在、小規模なジョブショップでは、OEM向けに金属部品を印刷できる可能性がありますが、たとえば、承認された1台のマシンの標準ごとに1種類の金属粉末しか使用できないため、制限にコストがかかります。 、バレットは言います。ジョブショップは利益を上げるために柔軟性が必要です。

ある航空宇宙および防衛メーカーが、3D添加剤作業のニッチをどのように見つけたかをご覧ください。 「 航空宇宙で3Dプリント部品を市場に出す方法 。」

「良いニュースは、今後5年から10年で、基準が影響を及ぼし始めることです」とバレットは言います。 「現在、NIST（米国国立標準技術研究所）はここで多くの研究を行っています。」

しかし、それは航空宇宙やインプラントに限定されません。ハンドヘルドデバイス、医療カート、手術用ガイドやツールなどの他の医療機器や、エネルギー、輸送、消費者向け製品のカテゴリの部品も製造されています。石油とガスでは、ローターとステーターの部品が大量生産されています。自動車では、企業はパネル、カスタムインテリア、グリルを製造しています。そして消費者にとっては、形とフィット感を考えてください。メガネのフレームと試作デザインです。

技術的な質問に回答する必要がありますか？質問する MSC Metalworking Tech Team フォーラムで。

MakerBotの方法は専門市場とジョブショップを対象としています

3Dプリントの最初の消費者採用の間に多くの注目と注目を集めた会社の1つはMakerBotでした。 2013年にStratasysに買収された同社は、過去数年間、趣味や教育者の市場を超えた研究開発に注力してきました。 Stratasysは、2015年からエアバス用の3Dパーツを製造しています。

昨年12月、MakerBotは、エントリーレベルの産業用3Dプリンターの約3分の1の費用がかかる、プロの市場と呼ばれるメソッドを対象とした、より高度な3D印刷機を発売しました。 MakerBotはStratasysと協力して、新しいマシンで使用されるテクノロジーを開発しました。 Methodは、MakerBotにとって約3年ぶりの新しいハードウェアプラットフォームです。

「これは、Stratasysのアフィリエイトとしてゼロから開発した最初のプラットフォームです」とVeisz氏は言います。 「これは、Stratasysの知的財産と膨大な知識、およびMakerBotの設計とエンジニアリングのDNAの組み合わせです…、両方の要素がなければ、このマシンをうまく機能させることはできませんでした。」

メソッドの機能セットはまったく異なり、デスクトップの3D印刷機よりも堅牢であると主張しています。その機能セットには、ソリッドモデル材料と水溶性プラスチックである可溶性PVAの二重押し出し、金属CNC機械加工フレーム、ドライシール材料ベイ、および制御された環境を作成するために不可欠な暖かい空気のクッションを作成する循環加熱チャンバーが含まれます。追加されるすべてのレイヤーに同じ環境が表示されます。

実際の動作を確認するには、3D印刷とCNC機械加工に関するこの統合ウェビナーをご覧ください[出典：MakerBot]

「これは、数万ドルから始まる産業用3Dプリンターで見られるものであり、デスクトップの世界では見られません」とVeisz氏は言います。デスクトップ3Dプリンターは、再現可能な寸法精度を提供しない愛好家のアーキテクチャを利用しているため、厳しい公差を持つ多くの製造アプリケーションには不十分です。

デスクトップ3Dプリンターの印刷環境は、産業用3Dプリンターほど制御されていないため、精度とマシンの稼働時間も低下します。ほとんどのデスクトップ3Dプリンターでは、Z方向に上に移動すると、パーツがより涼しい環境にさらされるため、レイヤーが弱くなり、パーツの反りが異なります。

メソッドを使用すると、MakerBotは、X、Y、Z軸の最初の100ミリメートルにプラスマイナス0.2ミリメートルの公差を与えると主張します。その後、同じ比率でスケールアップします。 100ミリメートルを超える寸法。

「したがって、CNCの機械加工の公差はそれほど正確ではありませんが、ほとんどの治具、固定具、工具、およびプロトタイプの作業には確かに十分に近いものです」とVeisz氏は言います。 「そして、それは生産用プラスチック射出成形の公差と一致しています。ほとんどのデスクトップ3D印刷では寸法精度の主張は見られず、MakerBotは以前のマシンで完成部品の精度について主張していません…[ほとんどのデスクトップ3D印刷で]部品の寸法精度の主張は実際には見られません…注目に値しますこれは私たちが立ち上げた最初のプリンターであり、可溶性のサポートによりあらゆる形状を実際に印刷でき、機械の機能と制御により一貫した部品精度で印刷できます。」

今日、プロトタイプ、ジグ、固定具の作成に3D印刷を使用していますか？ でそれについて話します フォーラム 。 [登録が必要]