スマートDFAM設計で生産グレード添加製造を解き放つ

2023年9月27日公開

既存部品を添加製造で複製することは可能ですが、技術の全ポテンシャルを引き出すことは稀です。最大性能、コスト削減、材料効率を得るには、添加製造特有の機会と制約を念頭にゼロから設計すべきです。すなわち、添加製造のための設計（DFAM）原則の適用です。

DFAMは、設計製造性（DFM）の確立された概念を、プロセス計画を製品開発に直接統合することで拡張します。DFMがウレタン鋳造や射出成形など従来手法に焦点を当てるのに対し、DFAMは産業グレード添加プロセス向けに設計を調整し、競合する要因をバランスさせて最も効率的でコスト効果的な部品を生み出します。

生産グレードコンポーネントの創造は単に「プリント」ボタンを押す以上のこと。DFAMは設計者を導き、従来製造品と同等性能を発揮しながら、リードタイム短縮、工具費排除、設計自由度最大化を実現。DFAMガイドラインを早期に組み込むことで、チームは添加製造の戦略的優位性を完全に獲得できます。

以下は、試作レベルの添加ビルドと真の生産グレード部品を差別化する主要DFAM原則です：

オーバーハングを最小化し、サポート依存を減らす

添加ビルドの各層は、その下の層に支えられています。大きなオーバーハングや開放セクションなどの特徴は、反り防止と公差維持のため追加サポート構造を必要としがち。DFAMベストプラクティスに従う設計は自己支持性を持ち、材料廃棄と後処理を削減。サポートが不可避なら、サポート残骸が非可視領域に来るよう部品を配向し、研磨と仕上げ時間を短縮。

部品配向

添加プリンターは多数の角度から部品をビルド可能ですが、ビルド配向は表面仕上げと寸法精度に影響します。公差はわずかな逸脱でも侵害されるため、初期設計段階で複数配向を評価し、仕様を満たし生産を合理化する最適ビルド方向を特定することが重要です。

マルチパートアセンブリの統合

従来製造ではマルチパートアセンブリを必要とする複雑形状も、添加手法では単一パーツに統合可能で、組立工数とコストを削減。例：Steelcaseがアームキャップを再設計した際、3部品アセンブリを複数機能ゾーンを持つ単一シームレスコンポーネントに変換しました。

ジェネレーティブデザインで部品を最適化

添加製造は独自の幾何学を解放し、設計者がトポロジー最適化、ラティス構造等のジェネレーティブツールを用い、数百の変数に基づき部品内部アーキテクチャを調整可能にします。ラティス設計により、異なる領域で強度と材料密度を精密制御し、単一パーツで多様な性能要件を満たせます。

最も重要な添加製造設計考慮事項

これらのガイドラインは価値がありますが、生産グレード添加製造採用の最大障壁は製品設計におけるスキルギャップです。最も重要なステップは、添加製造エキスパートを最初から巻き込むこと。彼らはコストと性能を最適化する設計変更を推奨し、オンデマンド生産やバーチャルウェアハウジングのようなサプライチェーン効率の活用法を知っています。経験豊富なAM設計エンジニアと早期にパートナーシップを組むほど、移行のアップサイドは大きくなります。

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