積層造形の主要障害を克服：実践ガイド

2022年10月26日公開

元々fastradius.comで2022年10月26日に公開

3Dプリント、別名積層造形は比較的新しい技術ですが、すでに長い道のりを歩んできました。1980年代の発明以来、3Dプリントは製造業でますます普及し、2021年には世界3Dプリント市場は126億ドルと評価され、2026年までに348億ドルに成長すると予想されています。

アディダスやローリングスのような企業が3Dプリント技術を使って革新的な新製品を作っていますが、積層造形は産業規模での採用課題に直面し続けています。研究によると、積層造形を使用する企業の63%がプロトタイピング目的のみで技術を使用し、他の方法では製造できないアイテムの生産に使用しているのはわずか21%です。

積層造形の一般的な課題

生産グレード3Dプリンターは産業用CNCマシンや射出成形機よりずっと安価ですが、積層造形装置は依然として高価です。実際、Stratasysの調査では、回答者の25%が積層造形使用時の最大課題として設備コストを特定しました。その反応はほとんど驚くべきものではありません：3Dプリンターの初期費用を貯めるには時間がかかり、ほとんどのビジネスは受注量を処理するために1台以上必要で、さらに多くの資金投資を意味します。一部の企業は単純に資本支出を正当化できません。

次に、製造と処理コスト自体があります。同じStratasys調査で、回答者の16%が積層造形に関連する製造コストを最大懸念として挙げました。3Dプリンターは非常に自律的ですが、デジタルファイルをプリンターに送り、プリンターが正しく設定されていることを確認し、印刷プロセスを開始する人が必要です。マルチマテリアル溶解堆積モデリング（FDM）プリントでは、誰かが中間でフィラメントを交換する必要があり、使用される材料とプリンターによっては、ノズル、プリント速度、リトラクション設定、ベッド温度を調整する必要があります。最後に、プリントが完了したら、サポート構造を除去し、品質の良い表面仕上げを得るためにパーツを処理する必要があります。

製造と処理コストを超えて、積層造形装置のメンテナンスコストがあります。適切なメンテナンスなしでは3Dプリンターは故障し、交換部品が届くのを待つ間、数日（または数週間）新しいパーツなしで企業を放置します。FDMプリンターのメンテナンスは、ベルトテンションの定期調整とノズルからの蓄積プラスチック除去の形を取ることがあります。Multi Jet Fusion（MJF）プリンターは定期的なプリントヘッドと加熱ランプメンテナンスを必要とし、年間数千ドルかかることがあります。ステレオリソグラフィー（SLA）プリンターは定期的なレジンタンクメンテナンスまたは交換を必要とします。時間とともに、これらのメンテナンスコストは確かに積み上がります。

積層造形はプリント完了後にも課題を提示します。ほとんどの3Dプリントパーツは何らかの後処理を必要とし、時間がかかり、単位あたりの全体的な労働とオーバーヘッドコストを増加させます。例えば、SLAパーツはプリンターから直出しで粘性の余分なレジンで覆われ、溶剤で洗浄する必要があります。FDMパーツは目立つ層線やサポート構造によって残された表面欠陥のためにサンディングまたは蒸気スムージングを必要とすることがよくあります。これらの問題を念頭に、調査回答者の9%が後処理要件を積層造形の最大課題として挙げたのも無理はありません。

また、積層造形は伝統的製造方法よりはるかに若い技術であることにも留意すべきです。射出成形とCNC加工は数十年使用され、すでに大規模な互換材料データベースと世界的に受け入れられた材料規格がありますが、積層造形はより限定された材料選択と、より少ない確立された材料規格を持ちます。

幸い、積層造形はより普及し、より多くの企業が積層造形材料の開発、標準化、認定に投資しています。実際、2021年の積層造形主要トレンドの一つは新規積層造形材料の導入でした。最終的に、この研究によりメーカーは積層造形と他の技術の間のギャップを埋められるようになります。様々な業界での世界的に受け入れられた規格の確立も、積層造形が製造ランドスケープでより強固な足場を得るのを助けるでしょう。

積層造形への技術的課題

射出成形とCNC加工と比較して、積層造形はプロセス予測性と繰り返し性が低い可能性があります。例えば、積層造形パーツは表面仕上げ改善のために後処理を経ることがよくありますが、適切に制御されない場合、人的エラーの影響を受けやすく、タイトな公差要件を満たせないコンポーネントを生む可能性があります。この問題は、航空宇宙や自動車セクターのような極めて高い精度を必要とする業界での積層造形使用時に課題を表します。

積層造形が追加組み立てなしで複雑なオブジェクトをプリントできる一方で、後処理技術はターンアラウンドタイムを延ばし、予算を圧迫する可能性があります。さらに、企業は3Dプリントパーツが必要な仕様に準拠することを保証するために、検査と品質管理リソースへの投資が必要になるでしょう。

積層造形の運用・組織的課題

比較的新しい技術として、積層造形は運用と組織の課題にも直面しています。運用レベルでの積層造形採用の前例がないだけでなく、テクノロジーに基づいたビジネス・コスト計算モデルが不足しています。多くの企業は、デジタル設計の所有権について不確実であるため、3Dプリント使用を警戒しています。

それらの課題に加えて、積層造形専用の専門教育トラックが少なく、テクノロジーとプロセスに関する深い知識を持つ熟練人材の不足につながっています。それらの要因に、積層造形を専門としない企業での通常限定された積層造形技術知識が組み合わさると、多くの顧客がどこでビジネスに価値を加えられるか確信が持てず、しばしば自分たちの損害となる形で、それを完全に避けることになります。

経験豊富な積層造形パートナーと協力して課題を解決

積層造形をビジネスにどう組み込むか分からない、3Dプリント向け設計がわからない、自社3Dプリンターを持つための投資と技術的課題の準備ができていない場合、製造パートナーと協力するのが最善です。経験豊富な3Dプリントパートナーは、積層造形に関連する多くの主要課題を克服するのを助けます。初期設備コスト、一貫性のない結果、3Dプリント知識の不足などです。パートナーと協力することは、より多くの積層造形材料とより包括的な後処理オプションへのアクセスも与えます。

SyBridgeと協力すれば、積層造形技術の設計と材料選定プロセスへの洞察を提供し、コスト削減機会を特定して節約と利益を最大化するお手伝いができます。今すぐ積層造形エキスパートと話すためにご連絡ください。