金属アディティブ製造設計の4つのエキスパートヒント

金属アディティブ製造は、可能にする新しいことがエキサイティングです。すでに、より燃料効率の良い航空機のためのより軽い部品の作成や、カスタム医療インプラントで患者の生活改善に貢献してきました。市場も成長しており、アナリストは金属アディティブが今後10年間で2,280億ドル相当のコンポーネントを生産すると予測しています。

金属アディティブの約束は明確ですが、必ずしも実現が容易ではありません。その理由の一つは、金属アディティブ向け設計には急な学習曲線があることです。製造業界は、減法レガシープロセスのような数十年の機能的知識を蓄積していません。さらに、金属アディティブ向け設計には、ポリマーベースのアディティブ向け設計とは異なるルールセットがあります。

金属アディティブ設計に慣れるには時間と労力がかかります。Fast Radiusのアプリケーションエンジニアチームはこのテーマに関する豊富な第一線の知識を持っています。金属アディティブを始めるためのトップ4設計ルールをまとめました。

1. 材料セットを理解する

金属アディティブプロセスは、使用する緻密化プロセスに基づいて二つのカテゴリーに分類されます：融解/凝固による融合、または固相緻密化。融合ベースのプロセスは、材料を接合する方法で伝統的な溶接に似ています。一方、固相プロセスは伝統的な焼結に似ています。各アディティブプロセスで使用される材料は、それぞれの伝統的アナログで使用されるものと類似しており、一般的に同じタイプの用途に適しています。オーバーラップが多く、両方とも同じステンレス鋼ファミリーを使用します。しかし、使用するテクノロジーによって材料の振る舞いが異なることに注意が必要です。

あなたのプロジェクトに適した方法を選ぶ際、利用可能な材料タイプだけでなく、プリントプロセスが最終部品の特性にどう影響するかも評価する必要があります。朗報は、場合によってはアディティブ設計（要素の統合や複雑な形状の作成など）を活用して、従来プロセスでは要件を満たさない材料で部品を作れる可能性があることです。

2. 後処理を計画し、設計する

金属アディティブはトリッキーです。部品が完璧にプリントされそうに見えても、後処理の設計を怠ると失敗する可能性があるため、特別な予防措置が必要です。多くの金属アディティブプロセスは粉末を伴うため、粉末除去の設計をしないと、熱処理時に粉末が凝集して失敗するリスクがあります。特に中空部品を作る場合、設計に穴を追加して粉末排出を促進する必要があるかもしれません。

粉末床金属アディティブ技術では、部品がビルドプレートと強固に結合し、取り外しが必要で、設計上の課題になります。例えば、ワイヤー放電加工（EDM）はプレートから部品を分離する良い選択肢ですが、部品が取り外し時に損傷しないよう治具を設計する必要があるかもしれません。金属アディティブで作られた部品は、プリンターから出た後、通常最終要件を満たすために調整が必要です。そのため、設計が後処理を考慮していることを確認してください。

3. 設計を自己支持させるよう努める

一般的に、アディティブ向け設計では常にオーバーハングを最小化し、サポート構造への依存を減らすべきです。この推奨は金属ではさらに重要です。金属アディティブプロセスが層を積み重ねる方法のせいで、ビルドプレートへの角度が小さすぎるとオーバーハングが変形したり仕上げが悪くなったりする可能性があります。サポート構造はオーバーハング問題の理想的な解決策とは限りません。なぜなら材料を無駄にし、除去時に部品の安定性と仕上げを損なう可能性があるからです。

オーバーハングがサポートを必要とするかどうかを判断する一般的な経験則はありません。各金属アディティブ技術は異なり、異なる角度でオーバーハングを支持できます。各メソッドで支持可能なオーバーハングは、あなたの設計に適したプロセスを選ぶ際の重要な決定要因であるべきです。

4. 金属アディティブ向けスキルセットを準備する

金属アディティブはまだ比較的初期の採用段階ですが、市場は急速に成熟しています。今専門知識を構築すれば、技術がよりアクセスしやすくなるにつれ、ビジネスを未来に備え、競争優位性を得られます。

しかし、専門知識は容易には得られません。ここまで概説したように、金属アディティブ向け設計には、従来製造やポリマーベースのアディティブとは異なるスキルセットが必要です。Fast Radiusのような経験豊富な製造パートナーは、あなたのアプリケーションに適した技術選択、金属アディティブ設計の生産準備、精密な部品製造を支援できます。一度プロセスを経験すれば、金属アディティブが既存製品を改善し、全く新しい製品を創造する方法が見えてくるでしょう。

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