積層造形プロセスのナビゲート:期待とベストプラクティス

2022 年 3 月 29 日に公開

機能しないプロトタイプの CAD ファイルを 3D プリントするのは比較的簡単ですが、特に馴染みのない積層造形 (AM) テクノロジーを採用する場合、コンセプトから製造までの完全な製品開発サイクルの立ち上げは複雑になる可能性があります。

3D プリントプロセスを理解する

CNC 加工や射出成形の金型ベースのワークフローなどのサブトラクティブ手法とは異なり、AM では、材料を除去するのではなく追加して、部品を層ごとに構築します。この根本的な違いにより、手順に新たな課題が生じます。

造形量が限られている場合は、パーツを複数のプリントに分割し、後で組み立てる必要がある場合があります。
押し出し中に発生する熱によりパーツが歪む可能性があります。
プロセス固有のニュアンスが存在します。たとえば、溶融堆積モデリング（FDM）では目に見えるレイヤーラインが残ることがよくありますが、HP Multi-Jet Fusion（MJF）では専用の冷却と洗浄のステップが必要です。

これらの要素を認識することは、AM プロジェクトをスムーズで効率的な制作に導くのに役立ちます。以下は、設計アプローチの比較と重要な決定を強調するワークフロー図を含む、ステップバイステップのガイドです。

積層造形プロセスへの 3 つのアプローチ

追加プロジェクトは通常、次の 3 つのカテゴリに分類されます。

アプローチ A:迅速な生産とプロトタイピング – 検証済みの CAD ファイルがすでにあり、30 時間以内に部品が必要になる
アプローチ B:AM 用に既存の設計を最適化する – 現在射出成形を使用していますが、オンデマンドで部品を生産することでサプライチェーンのコストを削減したいと考えています。
アプローチ C:AM 用に新しいパーツをゼロから設計する – この部品は従来の方法では製造できません。そうでない場合、AM は少量から中程度の量でコスト上の利点をもたらします。

どの積層造形アプローチが私に適していますか?

空白のキャンバスからの設計 (ApproachC) は、積層造形向け設計 (DFAM) の原則を最大限に活用することで、パフォーマンスとコストを最大限に向上させる可能性をもたらします。ただし、SyBridge のプロジェクトのほとんどは、ApproachB に準拠しており、既存の部品が AM 用に再設計され、オンデマンド生産が可能になり、在庫オーバーヘッドが削減されます。

アプローチ B とアプローチ C の両方で、最初の CAD ファイルは、本格的な生産に進む前に、多くの場合、包括的な生産部品承認プロセス (PPAP) を通じて厳格な検証を受けます。承認されると、その後の注文は合理化され、迅速な処理が行われます。 SyBridge のようなパートナーを利用すると、最短で翌日には部品を受け取ることができます。

積層造形プロセス:ステップと決定

以下は、各アプローチの重要なステップと意思決定ポイントをマッピングした簡潔なワークフローです。選択したパスに関係なく、信頼できる AM パートナーによるエンドツーエンドのサポートにより、お客様の部品が最高の品質、信頼性、パフォーマンスの基準を満たしていることが保証されます。

積層造形用に既存の部品を変更する

ステップ 1:強力なビジネスケースを持つ部品を特定する

まずは、AM への移行に対する確かなビジネス理論的根拠を確認することから始めます。回転率の高いスペアパーツが主な候補です。これらのスペアパーツは、倉庫保管コストを削減し、ジャストインタイムの在庫を可能にしながら、同一の性能基準で製造できます。

ステップ 2:パーツを設計する

既存の部品を再加工する場合、形状全体を再設計するのではなく、AM の形状を微調整することに重点が置かれます。抜き勾配の調整、フィレットの追加、肉厚の最適化などの軽微な変更により、重要な寸法公差を満たしながらパーツがアセンブリにシームレスに適合するようになります。

ステップ 3:材料とプロセスの選択

部品の性能要件 (弾性率、引張強度、圧縮強度など) と環境への曝露を定義します。互換性のある AM 材料の最終リストを作成し、それらの特性を実現できる利用可能な技術 (FDM、SLS、MJF など) を評価します。複数のオプションが存在する場合は、プロトタイプのプリントでそれぞれをテストし、本格的な生産に最適なものを決定します。