スマートな設計原則でアディティブ製造の潜在能力を最大限に引き出す

従来の方法で製造されている既存部品をアディティブ製造で複製することは可能ですが、それはアディティブ製造の最良の活用法ではありません。部品の性能、コスト削減、材料使用を最大化するには、アディティブのユニークな機会と制約を念頭に置いてゼロから設計するのが最善です。つまり、アディティブ製造のための設計（DFAM）原則を用いて製品を作成すべきです。

DFAMは、製造のための設計（DFM）と同じ考え方、すなわちプロセス計画と製品開発の統合に基づいています。しかし、ウレタン鋳造や射出成形向けに製品を最適化する代わりに、DFAMは競合する要因を分析して最も効率的な設計を開発することで、アディティブ技術による生産グレード製造向けに製品を最適化します。

アディティブ製造は、特にDFAM原則を用いて産業グレード品質で部品を設計しながら生産コストを最小化する場合、「プリントボタンを押すだけ」ほど簡単ではありません。しかし、結果として得られる部品は、従来製造部品の性能を満たしながら、リードタイム短縮、工具コスト排除、設計柔軟性の最大化を実現します。製品開発プロセスの早い段階でDFAMガイドラインを活用することで、製品設計チームは設計を最適化し、アディティブ製造の価値を獲得できます。

プロトタイピング用アディティブ製造から量産用アディティブ製造へ飛躍する際に考慮すべき、DFAMのいくつかの一般的な原則：

オーバーハングを最小化し、サポートへの依存を減らす

部品がプリントされる際の各連続スライス（FDM、DMLSなど）は、下の層に支えられています。大きなオーバーハング、開口部、その他のフィーチャーは、ビルド中に追加サポートを必要とし、反りを防ぎ製品が性能公差を達成することを保証します。DFAM原則で設計された部品は自己支持性を持ち、材料廃棄と後処理ニーズを通じてコストを増やす支持フィーチャーの必要性を最小化します。サポートが必要な場合、ユーザーが触れない領域（跡が許容される領域）にサポートを配置するよう部品を配向するというコスト削減の考慮があります。これにより、後処理での研磨と仕上げ時間が削減されます。

部品配向

アディティブ製造部品は多くの配向でビルドできますが、フィーチャーがビルドされる角度はその公差に影響します。フィーチャーは公差限界に影響するまでしか仕様から逸脱できないため、設計プロセスの早い段階でさまざまな配向の可能性を考慮することが重要です。そうすることで、あなたの部品の製造に最適な配向を特定できます。

マルチパートアセンブリを統合する

従来製造では複雑な形状の製造が難しいため、一部の製品をマルチパートアセンブリとして作る必要があります。あなたの製品を従来からアディティブ製造へ移行する場合、多くの場合、より少ない部品に統合でき、組み立てコストを大幅に削減できます。例えばSteelcaseがアディティブ製造向けにアームキャップを設計した際、3部品のアセンブリを複数の機能ゾーンを持つ一つの中断のない部品に変換しました。

生成設計を活用して部品を最適化する

アディティブプロセスで可能なユニークな形状により、製品デザイナーは生成設計ツール（トポロジー最適化やラティス構造など）を活用して、数百の変数に基づいて部品構造を最適化できます。ラティスにより部品の異なる領域で強度と材料密度を精密に調整できるため、一つの連続した部品が異なる領域で異なる性能要件を満たせます。

最も重要なアディティブ製造設計考慮事項

これらのガイドラインのどれも、生産グレード・アディティブ製造への移行における最大の障壁の一つには対応していません：アディティブ製造製品設計スキルギャップ。このギャップのため、最も重要な設計ガイドラインは、あらゆるDFAMプロジェクトの開始時点でアディティブ製造製品設計の専門家と連携することです。彼らはあなたの製品のコストと性能を最適化する設計修正を推奨します。また、オンデマンド生産とバーチャルウェアハウジングを通じてサプライチェーンレベルで効率を高める方法を理解しています。専門的なAM設計・エンジニアリングサポートを早期に巻き込むほど、アディティブへの切り替えで得られるメリットは大きくなります。

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