鋳造プロトタイピングの加速:Eagle Alloy は、高品質で少量の部品を迅速に提供します
時間と柔軟性が最優先事項である場合、鋳造品のラピッドプロトタイピングは、複雑な鋳造部品を少量生産するための迅速なルートをメーカーに提供します。 Eagle Group では、この高度なアプローチによりプロトタイプ開発と少量生産の両方がサポートされ、お客様が設計を改良し、パフォーマンスを検証し、恒久的な工具に伴う長いリードタイムを必要とせずにコンセプトから生産に迅速に移行できるように支援します。
この記事では、デジタル モデリングから印刷、最終鋳造に至るまで、イーグル グループのラピッド プロトタイピング ワークフローがどのように機能するか、また 3D プリントされた砂型を当社のエアセット プロセスに統合することで、お客様が少量生産、反復設計、レガシー部品の修復に迅速かつ適応性のあるパスをどのように提供できるかについて詳しく説明します。
鋳造品のラピッドプロトタイピングとは、高度な技術を使用して、従来の恒久的な工具を使用せずに、機能的な物理プロトタイプ、またはそれらを作成するために使用されるパターン、金型、またはコアを迅速に作成することです。名前が示すように、ラピッド プロトタイピングと従来のプロトタイピングの主な違いは速度です。ラピッド プロトタイピングは結果をより速く提供します。
Eagle Alloy の Jeff Cook 氏は、ラピッド プロトタイピングの速度を従来の鋳造ワークフローと比較しながら、「3D プリント金型を使用したサンプルの見積もりは 6 ～ 7 週間で可能ですが、生産ツールからのサンプルは 14 週間かかる場合があります。これは、顧客とそのニーズによって異なります。」と述べています。
上:MAGMA ソフトウェアを使用した鋳造シミュレーション
スピードが決定的な利点ですが、ラピッド プロトタイピングは単一のプロセスではなく、開発のさまざまな段階や部品の種類にそれぞれ適したさまざまな製造アプローチです。金属製造におけるラピッド プロトタイピング方法は、アディティブ、サブトラクティブ、フォーマティブの 3 つのカテゴリに大きく分類されます。
3D プリンティングを含む積層造形は、ラピッド プロトタイピングを可能にする主要なテクノロジーの 1 つです。機能的なプロトタイプを迅速に生成できるため、設計の変更が予想され、柔軟性が重要なプロジェクトに有利です。この開発サイクルの短縮により、積層造形はプロトタイプや少量の鋳造プロジェクトにとって価値のあるテクノロジーになります。
ただし、積層造形だけでは仕様どおりの機能的な金属部品を提供できないことがよくあります。シェルモールディング、エアセット鋳造、インベストメント鋳造で製造されたものと同様の特性を持つ鋳物を提供するために、当社のような鋳造工場は積層造形の専門家と協力しています。
Eagle Group のシェルモールドおよびエアセット鋳造工場である Eagle Alloy は、鋳物の迅速なプロトタイピングに 3D プリントされた砂型をよく使用しています。当社は Humtown Additive のような信頼できる添加剤パートナーと緊密に連携し、3D プリントされた砂型と中子を当社の鋳造業務にシームレスに組み込んでいます。部品のデジタルモデルから始めて、専用のプリンターが層ごとに砂型と中子を構築して作成します。印刷が完了すると、各型は洗浄、硬化されてから、注入と仕上げのために Eagle Alloy に納品されます。
この工具不要のアプローチは、迅速な反復が必要な作業や、少数の部品のみが必要な作業に適しています。また、従来のコア作成方法では実現が困難、または不可能な内部機能や複雑な設計も可能になります。
金属鋳造においてラピッド プロトタイピングが意味を持つのはいつですか?
ラピッドプロトタイピングは、速度、柔軟性、または設計の複雑さが鋳造プロジェクトの主要な要因である場合に最も効果的です。このプロセスは次の場合に最適です。
- 新しいデザインや素材のテスト 永続的なツールを使用する前に
- 機能的なプロトタイプの作成 永続的なツールへの投資が不要
- 少量生産 (100 個未満) 長いリードタイムなし
- 迅速な反復 設計の変更が予想され、柔軟性が必要な場合
- 複雑な形状の鋳造部品 、メッシュや重複する内部チャネルなど
- 開発サイクルの会議 短いリードタイムを必要とするもの
- 製造コンポーネントから鋳造コンポーネントへの変換 完全な本番稼働の前に早期の検証が必要な場合
- 従来の部品または入手困難な部品の交換 オリジナルのツールが入手できない場合、または再現するのに法外な費用がかかる場合
寸法公差と鋳造の詳細
Eagle Alloy の 3D プリント金型鋳物は、当社の標準エアセット プロセスと同等の公差を実現します。以下の表は、これらのパフォーマンス許容差をまとめたものです。
寸法公差
線形: ±0.045インチ/インチ
角度: ±1 度
キャストの特徴
表面仕上げ: 200-420 RMS
最小壁厚: 0.250インチ (6.35mm)
一般的なパーツの重量: 2～400ポンド
一般的な実行サイズ: 1 ～ 100 パーツ
ラピッド プロトタイピング プロセスの概要
当社は信頼できる添加剤メーカーと提携して、お客様の CAD モデルから砂型と中子を直接製造し、それらを注湯および仕上げのワークフローに統合して、高密度の鋼鋳物を作成します。以下の手順では、Eagle Alloy でのラピッド プロトタイピング プロセスがどのように展開されるかを詳しく説明します。
<オル>ラピッド プロトタイピングの取り組みはすべて、お客様の目的、部品要件、期待されるパフォーマンスを理解するための共同のディスカッションから始まります。お客様がコンセプト、2D 青写真、3D モデル、またはリバース エンジニアリングが必要な既存の部品を持ち込む場合でも、お客様の現場に合わせてプロセスを調整します。
プロジェクトの目標が定義されると、当社のエンジニアはお客様と協力して、強度、耐久性、動作環境、コストの考慮事項に基づいて最適な合金を決定します。この段階での材料の選択により、下流のすべての設計とシミュレーション作業が現実世界のパフォーマンス ニーズに合わせて行われるようになります。
お客様は、完全な 3D ファイル、部分的な寸法情報、または物理サンプルのみを提供することができます。
- 2D プリントまたは寸法リストの場合、私たちのチームは CAD ソフトウェアを使用して完全な 3D モデルを構築します。
- お客様が設計仕様書や設計図ではなく既存の部品を提供した場合は、それをリバース エンジニアリングする必要があります。 Eagle Group のエンジニアは、ハンドツール、ハンドヘルド レーザー スキャナ、CMM を使用して寸法情報を取得し、そのデータを CAD ソフトウェアに入力して部品の 3D モデルを作成します。
高度な凝固シミュレーションを使用して、ゲートとライザーを設計および最適化します。シミュレーションにより、金属が金型キャビティにどのように入り、冷却する際にどのように動作するかを予測できるため、自然収縮を考慮し、注湯前に潜在的な欠陥に対処できるようになります。
ゲート設計が検証された後、信頼できる積層造形パートナーと協力して、結合砂を使用して精密な金型とコア コンポーネントを製造します。
3D プリントされた金型とコアコンポーネントは、組み立てのために当社の鋳造工場に届けられます。これらは、イーグル アロイの従来の注湯ワークフローと組み合わせて、適切な位置合わせ、通気、準備を確保し、注湯中にコンポーネントが意図したとおりに機能するようにします。
金型を組み立てたら、イーグル合金の標準鋳造手法を使用して部品を鋳造します。オペレーターは、シミュレーション中に確立されたパラメータと一致するように注湯温度、速度、取扱いを慎重に制御し、気孔やその他の欠陥のない正確な鋼鋳造を保証します。
各プロトタイプは徹底的な評価を受け、寸法および冶金学的完全性が確認されます。当社の検査方法には次のものが含まれます。
- レーザー スキャン 物理部品と CAD の高解像度の寸法比較
- 磁性粒子検査 表面および表面付近の不連続性を検出する
- X 線検査 内部欠陥を特定し、壁の均一性を検証する
3D モデリングおよび固化ソフトウェアを使用して鋳造製品を設計する方法について詳しく知りたいですか? 専用の をご覧ください。 鋳造製品の設計 ブログ投稿
上:イーグル合金施設で 3D プリントされた金型とコア、組み立て準備完了
Eagle グループのラピッド プロトタイプのケーススタディ
このワークフローが実際にはどのようなものなのか気になる場合は、PBR ラピッド プロトタイピング プロジェクトが良い例です。
Eagle Alloy と Eagle CNC は、ラピッド プロトタイピングと最新の鋳造機械製造を使用して、ベトナム時代の巡視船の主要コンポーネントを複製しました。設計図がなく、腐食して壊れた元の部品だけがあったため、チームはリバース エンジニアリングを行う必要がありました。まず、3D スキャンから始めて、正確なデジタル モデルを作成しました。
Eagle Alloy は金型を設計し、凝固シミュレーションを実行し、Humtown Additive と提携して砂型を 3D プリントしました。元の部品 (Ni-Hard 鉄製) は時間の経過とともに脆くなっていたため、Eagle グループのエンジニアは、耐久性と長期的なパフォーマンスを向上させるためにステンレス鋼を選択しました。
Eagle Alloy が新しい鋳物を流し込んだ後、部品は Eagle CNC に移動し、そこでチームはカスタム ツールと慎重な工程内測定を使用してすべての重要な機能を機械加工し、最終アセンブリが計画どおりに適合し、機能することを確認しました。
結果は？歴史的に重要な海軍艦艇を蘇らせた、完全に再設計されたステンレス鋼コンポーネント。
ケーススタディの全文はここでお読みください。
ラピッド プロトタイピングの需要が高まっている理由
ラピッドプロトタイピングの需要は、恒久的なツールの必要性を排除し、設計変更に対するより高い柔軟性でより迅速なイテレーションを提供し、複雑な機能と内部チャネルを可能にし、開発タイムラインを短縮するため、高まっています。 3D プリントされたモールドとコアを使用するこのワークフローにより、鋳物を数か月ではなく数週間で顧客の手に渡すことができます。ラピッド プロトタイピングは、お客様にスピード、設計の確実性、プロジェクト要件のバランスをとる方法を提供し、魅力的なものにします。ただし、それは適切な基準を満たすプロジェクトに限ります。
ラピッドプロトタイピングは、その柔軟性と迅速な納期が部品あたりのコストの高さを上回る可能性がある、1 回限りのユニークなコンポーネント、または少量生産コンポーネントの場合に特に価値があります。 Cook 氏は次のように要約しています。「3D プリントされた金型から作られたサンプルは高価ですが、より高速です。」ただし、ラピッド プロトタイピングは大量の鋳物生産にとって費用対効果が低く、多くの鋳造工場は新しいテクノロジーの用途を見つけるのが困難です。
上:コア挿入前の 3D プリント金型
同時に、Humtown Additive の Brandon Lamoncha 氏によると、業界ではハイブリッド ワークフローの採用が進んでいます。 「生産現場でますますハイブリッドプロセスが見られ始めています」とラモンチャ氏は言います。 「鋳物工場では、鋳物や金型の外形を作成するためのパターンを作成しますが、非常に複雑な内部構造（ターボ ハウジングからシリンダー ヘッド、空気、油圧、空圧システムのバルブ ボディに至るまで）は、現在、3D プリントを使用して、パターンから作られた従来の金型と組み合わせて、その複雑な形状を製造することが増えています。」
初期開発を超えたほとんどのプロジェクトでは、シェルモールディングやインベストメント鋳造などの従来の鋳造方法が依然として優れた精度と一貫性を実現し、大量生産でも部品コストがはるかに低くなります。したがって、最も効果的なアプローチは、多くの場合、どちらか一方を決定するのではなく、プロジェクトのタイムライン、設計の複雑さ、数量のニーズに基づいて、ラピッド プロトタイピングと従来の手法を個別にまたは組み合わせてどのように適用できるかを慎重に評価することです。
ラピッド プロトタイピングには経験豊富な鋳造工場が重要である理由
熟練した鋳造工場と提携することで、設計から生産までのプロセス全体を合理化するエンドツーエンドの鋳造専門知識を提供します。当社はラピッドプロトタイプ鋳造品をシェル鋳造品と同じ基準に維持しているため、お客様は当社と直接連携します。私たちの約束は、各プロジェクトに最適な製造方法を使用して、仕様どおりの鋳造部品を提供することです。
Eagle Alloy がプロジェクトの開始から納品までどのようにサポートするか
定期的に Eagle Alloy と 3D プリント金型鋳造プロジェクトで協力している Lamoncha 氏は、経験豊富な鋳造チームが生み出す違いを次のように要約しています。「私たちは紙にアイデアを持っている顧客を獲得し、ナプキンのスケッチや 2D プリント、または 3D モデルから鋳造までそれを持ち込むことができます。しかし、プロジェクトについて話し始めてから実際に商品を手に入れるまでに数週間、あるいは数か月かかることもあります。」
「Eagle と協力する場合、ハムタウンはナプキン スケッチとは逆のものを受け取ります。ハムタウンは、すべてのクリアランス、フィートあたりのシュリンク、その他の鋳造工場の考慮事項を印刷できる状態で完全な技術データ パッケージを受け取るため、プロセスとワークフローが非常に迅速になります。」
Eagle Alloy では、迅速な鋳造作業のために 3D プリント成形へのアクセスを提供するだけでなく、あらゆるプロジェクトに対して高レベルの鋳造およびエンジニアリングの専門知識を提供します。当社のエンジニアは、ラピッド プロトタイピングがお客様のタイムライン、設計の複雑さ、数量のニーズに最適であるかどうかを評価し、鋳造の問題を防ぎ、コストのかかる再設計を回避するためのガイダンスを早期に提供します。プロトタイプから生産に移行する場合でも、溶接製造から鋳造コンポーネントに移行する場合でも、当社はプロセスをガイドし、完全な製造へのスムーズな移行を保証します。
見積もりをリクエストするか、当社のチームにお問い合わせください 会話を始めます。
製造プロセス