金型を作成するための 3D プリント技術の利点と欠点

3D プリント ラピッド プロトタイピング テクノロジーの一種であるアディティブ マニュファクチャリングです。デジタル モデル ファイルを基本フレームワークとして使用し、粉末金属やプラスチックなどの結合可能な材料を使用して、レイヤーごとの印刷によってオブジェクトを構築します。 3D プリント技術は、情報技術、デジタル モデリング技術、電気機械制御技術、材料科学、化学など、多くの分野の最先端技術を統合しています。

印刷材料とオペレーティング ソフトウェアにおける 3D 印刷技術の段階的な成熟に伴い、3D 印刷技術は、金型製造、工業デザイン、エンジニアリング建設、航空宇宙、および他の多くの分野に徐々に導入されています。 3D プリント技術の出現と普及により、金型製造業界は根本的な変化を遂げました。

金型は、工業生産の基本的なプロセス機器です。エレクトロニクス、計器、自動車、通信などの部品の 60 ～ 80% は金型で形成されています。金型の品質が製品の品質を大きく左右します。

CNC 加工 金型を作るときに最も一般的に使用される手法です。信頼性の高い結果が得られますが、非常に費用と時間がかかります。対応する 3D プリント技術には、材料の節約、迅速なプロトタイピング、正確な製造という利点があります。

3D プリントと金型製作

製品を製造する過程で、工業生産は主に金型製造を技術的枠組みとして、さまざまな製品の大量生産を行います。 金型製造技術 特定の操作上の問題と高コストがあります。パーソナライズされた消費方法の台頭に伴い、さまざまな消費者が工業製品に対してより多様なニーズを持つようになります。そのため、金型製作技術では、金型の設計・製作に多くの時間を費やす必要があります。金型製造の精度とコストの制御性を効果的に制御することがますます困難になっているため、金型製造技術は、工業生産の進化するニーズを満たすことがますます困難になっています。

3D プリント技術の出現と金型製造への応用により、カスタマイズと個別化の必要性は解決されました。 3D テクノロジは、その技術的な利点により、設計サイクルと製造プロセスを短縮し、設計と製造プロセスのコストを削減し、工業デザイン活動全体にプラスの影響を与えます。

3D プリント技術により、設計者は顧客のニーズを短期間でカスタマイズできると同時に、設計を何度も調整し、設計作業のコストを効果的に管理し、不要なコストを削減することができます。

金型製作における 3D プリント技術の利点

• 金型製作サイクルの短縮

3D プリンティングは、コンピューター内の 3 次元デザインを自動的に、迅速に、直接的かつ正確に物理モデルに変換できます。これにより、新製品の開発中に頻繁に行われるデザインの変更や修正に耐えることができ、柔軟性と適応性が向上します。 3D プリント金型は、製品開発サイクルを短縮し、従来の金型製造における型開き、鍛造、切断、およびその他のプロセスをスキップします。 3D プリントにより、金型設計サイクルが製品設計サイクルに追いつくことができます。

• より複雑な製品の製造が容易

金属 3D プリントは、金属の微細構造を改善することができ、完全に高密度のプリント部品を実現します。アディティブ マニュファクチャリングにより、金型の設計を簡単に改善できます。 3D プリンティングは、任意の形状の冷却チャネルを可能にし、コンフォーマル冷却、より最適化された均一な冷却を保証し、最終的に高品質の部品につながります。

• 最終製品をカスタマイズする

3D プリントされた金型は、カスタマイズされた生産に非常に適しています。生産サイクルが短いため、複雑な部品の製造が容易になり、最終的な製造コストを削減できます。

• 製造コストの削減

3D プリントを使用することで、エンジニアは金型設計の変更によって発生する初期費用を削減できます。 3D プリントは、使用する材料が非常に高価で、従来の金型材料のスクラップ率が高い場合、費用対効果が高くなります。さらに、3D プリントは数時間で正確な金型を作成できます。

金型を作るための 3D プリント技術の欠点

• 3D プリント パーツはサイズに制限があります

3D印刷装置は、業界の大型金型製品の製造に対応できません。実際に使用されている 3D プリント機器のほとんどは 1x1m レベルを下回っており、大型製品の製造要件を満たすことは困難です。

• 3D プリントは大量生産には適していません

3D プリントは大量生産には適していません。 1 つの製品を生産するための 3D 印刷技術の単価は、基本的に 1,000 個の製品を生産する場合と同様であり、相対的な 3D 印刷には時間がかかります。伝統的な金型製作技術には、大量生産において明らかな利点があります。

• 3D プリント技術に使用できる材料が少ない

3D プリントできる素材はたくさんありますが、高温プラスチックや一般的に使用されている一部の金属はまだプリントできません。特に金属は印刷後の熱処理により変質しやすいです。

• 3D プリント技術の効率を改善する必要がある

3Dプリンターの製造精度と製造速度には矛盾があります。 3Dプリンティングは、レイヤーごとの積み重ねによってオブジェクトを作成することです。印刷精度を向上させたい場合は、印刷レイヤーの数を増やす必要がありますが、それに応じて印刷速度が低下します。

• 3D プリント製品の機械的特性は保証が難しい

機械的特性は、部品の重要なパラメータであり、部品の使用と耐用年数の主な基礎となります。従来の CNC 機械加工では、部品の機械的特性を実現するために時効や熱処理などの関連作業が行われます。

• 3D プリントは、従来の金型製造技術を短期間で置き換えることはできません

3D 印刷は非常に有名ですが、3D 印刷の産業化はまだ形成されておらず、まだ大衆科学の段階にあります。最先端の最先端技術である 3D プリントは、カスタマイズされた複雑な製品のニーズを満たすことができますが、バッチやスケールの利点はありません。

今日の伝統的な産業の大規模生産の発展において、分業は非常に細かく、支援施設は非常に十分であり、巨大な慣性を形成しています。 3D プリントでこの惰性を打ち破るには、コストが非常に高くなります。

結論

JTR は、Carbon DLS 3D 印刷、DMLS 3D 印刷、FDM 3D 印刷、Multi Jet Fusion (MJF) 3D 印刷、PolyJet 3D 印刷、Selective Laser Sintering (SLS) サービス、Stereolithography (SLA) サービス、およびその他の 3D 印刷サービスを提供できます。 3D プリント サービスが必要な場合は、お気軽に JTR にお問い合わせください。