付加製造と従来製造：いかに相互補完し合うか

付加製造、別名3Dプリントは、3DオブジェクトスキャナーやCAD（コンピュータ支援設計）ソフトウェアを用いて、精密な幾何学形状で材料を層ごとに堆積させて製品を作るプロセスです。従来の除去型製造プロセス（材料ブロックから層を除去して設計を構築）とは異なります。例えば、金属バーをピースに切断するのは従来製造プロセスの非常にシンプルな例です。しかし、3Dプリントの幅広い普及とより適した金属の入手可能性により、製造業者は両プロセスを生産ラインで適用しようとしています。目的は、付加製造と従来製造を補完的プロセスとして組み合わせ、完璧な製品仕上げを提供することです。

以下では、付加製造のメリットと、付加製造と従来製造を組み合わせて高品質製品を作る方法について議論します。

付加製造の高まる人気

多くの機械加工技師、ファブリケーター、製造業者が近年ますます付加製造を活用しています。材料廃棄の削減など多くのメリットがあるためです。ここではこれらの利点をより深く詳述します。

迅速な試作とスペアパーツ設計に最適

3Dプリントの段階的な進化により、ボーイング、GE、シーメンスのような大手製造業者が複雑な試作設計を容易に作れるようになりました。シーメンスは付加製造技術を用いて様々な製品のスペアパーツを作成し、一部ケースでは修理時間を90%削減しています。さらに、シーメンスは必要なときのみプリントするため、過剰生産とその他の物流に関連するコストを削減しています。

材料廃棄を削減

チタンの大型ブロックから航空宇宙コンポーネントを製造すると、最大90%の廃棄が発生します。製造業者がレムナントのリサイクルを検討しない限り、廃棄管理の面で運用コストが増大するだけです。3Dプリントの、必要な精密形状で材料を層ごとに付加する固有の能力は、設計を作るために余分な材料を除去する必要がある除去型製造方法でしばしば生じる材料廃棄を削減します。

製造時間を短縮

付加製造プロセスで作られる様々な金属部品は、製造に必要な時間が大幅に短縮されるためコストが低くなります。複雑な形状を工具、ダイ、金型なしで容易に生産できます。部品が工作機械の外部でプリントされるため、格子やハニカムのような複雑な構造の設計に時間がかかりません。

多くの技術的利点があるにもかかわらず、付加製造は従来製造技術を完全に置き換えることはできません。付加製造で生産された部品は、望ましい表面仕上げを出すために依然として加工を必要とする場合があります。したがって、多くの製造業者は両プロセスを活用するハイブリッドモデルを検討しています。

ハイブリッドモデル：付加製造と従来製造を補完的プロセスとして活用

ハイブリッド製造は、CNC加工と付加製造を組み合わせたプロセスで、製造業者は3Dプリント技術を設計範囲拡大のツールとして使用し、従来のCNCプロセスで望ましい製品を仕上げます。

なぜ付加加工と従来製造を補完的プロセスとして組み合わせる必要があるのでしょうか？付加製造は複雑な幾何学形状を迅速かつ容易に生産できますが、CNC加工ほど精度が高くありません。3Dプリンターで生産される部品はしばしばニアネットシェイプ（仕上げ代付き近似形状）に過ぎないためです。一方、従来製造方法では複雑な形状の作成ははるかに困難ですが、これらの方法はより厳しい公差を保持でき、製品の望ましい表面仕上げをより容易に作れます。

以下の表は両方法の長所と短所をまとめています。

	CNC加工	付加製造
長所	繰り返し可能 高精度 良好な表面仕上げ 高生産性	材料廃棄が少ない 幾何学的自由度 材料選択肢
短所	材料廃棄が多い	長いサイクルタイム 悪い表面仕上げ

ハイブリッド製造は両製造プロセスの長所を活用し、付加と除去プロセスを順次適用します。例えば、レーザーや電子ビームで材料を溶かしながらノズルを通じてビルドプラットフォームに堆積させるDirected Energy Deposition（DED）のような付加製造法で最初に部品を作り、その後CNC加工で望ましい表面仕上げと公差を達成できます。

従来製造プロセスと組み合わせられる他の人気のある付加製造方法には以下があります：

• 粉末床溶融： レーザーまたは電子ビームで材料粉末を溶融・融合させ3D部品を形成。堆積方法がDEDと異なります。
• 金属バインダージェッティング： 特に大量生産用途で一般的。液体結合剤を薄い粉末層に堆積させ、本質的に接着して層ごとにオブジェクトを作成。

これらすべてのプロセスは、限られた人数によって安全な距離からプログラミング・操作される単一のハイブリッドマシンで実行可能です。単一マシンでハイブリッド製造を実装することで、製品や部品を単一セットアップでプリントと加工が可能になり、エラーの可能性を減らせます。

ハイブリッドマシンを使用するその他のメリットには以下が含まれます：

• 設備への資本支出削減
• リードタイム短縮
• 必要在庫保管スペース削減で床面積節約
• 部品生産時に内部を加工可能で、優れた品質管理が可能

付加・従来・ハイブリッド製造プロセス向けの地元金属サプライヤー

インダストリアル・メタル・サービスは、付加、従来、ハイブリッド製造要件を満たすあらゆる種類の特殊金属と合金を供給します。チタン、鋼材、ステンレス鋼、アルミニウム、ハステロイ、インコネル、インバーなどの高温合金の幅広い在庫を保有しています。サンフランシスコ湾岸エリアに拠点を置き、最小注文数量なしで全米出荷可能です。