3D プリンター導入時に必要なソフト

積層造形法 (アディティブマニュファクチャリング) とは?

積層造形は、ものづくりの未来を形作る最先端技術のひとつです。業界をリードする多くの製造業者が、この AM 技術の製造手法を活用し革新的なデザインの製品を作り、製造能力の定義を塗り替えています。 3D プリンターに欠かせない 積層造形法とプロセスや用途を紹介します。

積層造形がものづくりの未来に変革を

積層造形法に欠かせない アディティブマニュファクチャリングの製造手法、技術とは

積層造形法の製造手法とは?

積層造形法は、三次元造形する方法の一連の手法で、3D デジタルモデルに基づいて、材料を 1 層ずつ重ねて 3 次元の物理オブジェクトを作成するために使用される製造プロセスです。
この方法は、 3D プリント技術としても知られています。材料のブロックから削り出して最終製品を作成する切削加工とは異なり、積層造形では材料を付加していくことで最終製品を形成するので、付加製造法、アディティブマニュファクチャリング、 AM 技術 (additive manufacturing) とも呼称されます。
重なる層は、 3D モデルの連続する断面にそれぞれ対応し、最も一般的に使われる材料はプラスチックやメタル合金です。実際には、使用されるマテリアルにはコンクリートから生体組織まで様々なものを使用することができます。

積層造形技術を使用する業界: エンジニア、建築設計者、施工管理者が使用する積層造形

積層造形技術を使用する業界

積層造形 (アディティブマニュファクチャリング) は、様々な業界で利用されるようになりました。主にエンジニアリング、建築設計業者、施工管理会社において、それぞれエンジニア、設計者、管理者が使用し、手作業による作図に代わるもので作業時間も大幅に削減されました。ユーザーは 3 次元で設計を作成して構造物を視覚化し、設計プロセスの開発、変更、最適化を行うことができます。このプロセスにより、エンジニアはより正確なリプレゼンテーションを作成し、簡単に修正してデザイン品質を向上させることができます。

最新の積層造形の用途 

積層造形 (アディティブマニュファクチャリング) は、他分野の業界で幅広く利用され、各業界に変革を起こしています。積層造形法は、一点もののパーツを効率よく作れるほか、積層造形法の手法以外では不可能な、きわめて複雑な形状を作成できます。以下のような様々な最新の 積層造形技術の用途で利用されています。

  • 最新の積層造形(アディティブマニュファクチャリング)の用途 1 : 軽量コンポーネント

    軽量コンポーネント

    産業用途で最も早く積層造形が採用された分野のひとつです。現在では、この手法が業界標準になりつつあります。CAD から積層へのシミュレーション テクノロジーは飛躍的に向上し、軽量コンポーネントの生産スピードに貢献しています。

  • 最新の積層造形(AM技術)の用途  2 : 特注コンポーネント

    特注コンポーネント

    製品を自由にカスタマイズできるため、メーカーはカスタム ソリューションをすばやく作成してクライアントに提供できます。

  • 最新の積層造形(アディティブマニュファクチャリング)の用途  3 : オンデマンド製造、プロトタイプの作成

    オンデマンド製造

    プロトタイプ開発が積層造形の元々の用途ですが、現在では、多くの企業が商用と産業用のどちらにも応用し、信頼性の高い 3D プリントの完成製品を提供しています。

積層造形に必須な注目のソフト

Autodesk で提供している、積層造形法 (アディティブマニュファクチャリング) などで立体化した物体を造成するのに使用する 3D プリンターに欠かせない人気の 3D プリントソフトには Fusion 360 を始め NETFABB や TINKERCAD などの製品があります。操作の簡単な このソフトで、部品を 3D プリントしたり、物理的なプロトタイプを作成するなど、コンピューター上の設計をすばやくカタチにできます。
また、Ultimaker、EOS、Formlabs、Renishaw などをはじめとするさまざまな 3D プリンターに対応しています。 詳細は、各製品ページでご覧下さい。

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積層造形法 (AM 技術) の種類

積層造形法 (アディティブマニュファクチャリング) には、ハードウェア、材料の要件、製品の用途に応じて複数のプロセスが含まれる場合があります。アディティブマニュファクチャリング、 AM 技術においてどのようなプロセスがあるのかを紹介します。

  • 積層造形法(AM 技術)の種類 1: 光造形

    光造形

    光重合液は紫外線の照射によって硬化し、層状のパーツを形成します。高精細な表面加工が可能です。

  • 積層造形法(AM 技術)の種類 2: 結合剤噴射

    結合剤噴射

    積層プロセスでプリンティング ヘッドから結合材を噴射して、粉末の下地を固めます。フルカラーの試作品の製造にも使用されます。

  • 積層造形法(AM 技術)の種類 3: インクジェット方式

    インクジェット方式

    表面仕上げや形状テストが必要な場合に使用されます。プリントヘッドから凝固する紫外線硬化材の層を連続的に吐出し、プロトタイプ デザインを形成します。

  • 積層造形法(AM 技術)の種類 4: 材料押出

    材料押出

    熱溶解積層法は一般的な 3D プリント プロセスで、加熱ノズルから熱可塑性材料を押し出して、スライスされた CAD モデルに基づいて製品を形成します。

  • 積層造形法(AM 技術)の種類 5: 粉末床溶融結合

    粉末床溶融結合

    レーザー ビームや電子ビームによって、敷き詰められた粉末剤(各種金属など)をすばやく溶融して結合します。この技法は、回路、構造、パーツに使用されます。

  • 積層造形法(AM 技術)の種類 6: シート積層

    シート積層

    リボン状の金属や紙を超音波溶接や接着剤でそれぞれ接合した後、材料除去プロセスを経て最終形状が完成します。

  • 積層造形法(AM 技術)の種類 7: 指向性エネルギー堆積

    指向性エネルギー堆積

    多軸ノズルを使用してレーザー溶融材(一般には金属粉末)をプリント面に押し出すことで、既存のコンポーネントに材料を追加したり修復します。

  • 積層造形法(AM 技術)の種類 8: 金属鋳造

    金属鋳造

    ジェネレーティブ デザインシミュレーション ソフトウェアを使用して複雑な金属部品を製造することにより、製造業者は実績のある金属鋳造プロセスの価値をさらに引き出すことができます。

積層造形法の技術の用途
お客様の活用事例

オートデスクの積層造形ソフトウェアを使用する企業の事例

積層造形 (アディティブマニュファクチャリング) の技術は、他分野の業界で幅広く利用され、各業界に変革を起こしています。実際に各企業が、オートデスクの積層造形ソフトをどのような用途で利用しているか、新たな取り組みに貢献しているお客様の活用事例をご紹介します。

  • 積層造形法の技術の用途、お客様の活用事例 1: ボートデザイン MAMBO の建造方法に変革

    Moi Composites 社

    大規模プリント活用でボートデザインの建造方法に変革

    イタリアのテック系 Moi Composites 社が建造した MAMBO は、従来の造船工法による製作では考えられなかったユニークな積層造形の製造手法で3D プリンターを利用してボートの設計し、製造されました。伝統的なボートの建造方法では実現不可能だったボート デザイン創造をこの AM 技術がいかに可能にし、造船業界に貢献しているかを紹介します。

    画像提供: Moi Composites 社
    (大規模プリント AM技術で MAMBO を建造 )

  • 積層造形法の技術の用途、お客様の活用事例 2: 付加製造と切削加工を融合した製造機械、LASIMM

    製造機械、LASIMM

    巨大なハイブリッド製造機械が押し広げる 3D プリントの限界

    ヨーロッパで開発された金属の積層・付加製造と切削加工の機能を備えた巨大なハイブリッドな製造機械、LASIMM (大規模アディティブ/サブトラクティブ統合型モジュール機械) が、大規模な建築コンポーネントを実現します。コストの削減、効率性の向上、生産の柔軟性を実現するために開発された LASIMM を利用したコラボレーションプロジェクトを紹介します。

    画像提供: LASIMM (付加製造と切削加工を融合したハイブリッド製造機械が建設を変革)

  • 積層造形法の技術の用途、お客様の活用事例 3: オンデマンド製造で無駄を最小化し、 3D プリント プロペラ製造に貢献

    RAMLAB

    オンデマンド製造でスペアパーツの無駄を最小化

    海運業界に新たなテクノロジーとイノベーションを持ち込む、ロッテルダム港のアディティブ マニュファクチャリング ラボ、RAMLAB とオートデスクは、世界初のクラス認定 3D プリント技術で船舶用プロペラを製造します。アディティブ マニュファクチャリングのオンデマンド製造の活用により、パーツを産業用のスペア パーツを常時、かつオンデマンドで提供可能とする計画を紹介します。

    画像提供: RAMLAB
    (オンデマンド製造で3D プリント プロペラ製造に貢献)

テクノロジーのトレンド、積層造形法

現在は、医療、航空宇宙、工具製造、自動車・造船製造などの様々な製造業界で 積層造形
(アディティブマニュファクチャリング) の技術が利用されています。
今後の AM 技術の未来についてご紹介します。

テクノロジーのトレンド(付加製造)、積層造形法 1: 積層造形に対応した設計を行うには

積層造形に対応した設計を行うには

昨今、積層エンジニアリングは、急速に進化しています。3D プリント技術は今や、金属レーザー焼結、粉末床溶融結合、さらには鋳造やロボティクスも取り入れたハイブリッド技術へと広がっています。

ものづくりの未来 | 積層造形で変革を

テクノロジーのトレンド(付加製造)、積層造形法 2: 積層造形におけるトレンド

積層造形におけるトレンド

積層造形 (アディティブマニュファクチャリング) は近年、急速に進化を遂げました。製品を改良する方法を模索している大手製造企業に採用されています。ほぼ瞬時にパーツを製造したり、他の製造技術では再現不可能なフル カスタム設計を実現できるため、積層エンジニアリングへの投資や研究が加速しています。

2020 年代のテクノロジー、製造業のインダストリー 4.0を促進する 3 大トレンドは、 積層造形と自動化、スマート ファクトリーです。

テクノロジーの3 大トレンド、AM 技術、自動化、スマートファクトリー

 Fusion 360 の積層造形拡張テクノロジーをフル活用

Fusion 360 の積層造形拡張テクノロジーを
フル活用

Fusion 360 の拡張機能、積層造形機能を拡張する Additive Build Extension (積層造形エクステンション)を使用すると、3D プリントのパラメータの選択、パーツの自動方向付け、完全に関連付けられたサポート構造の生成が可能になり、効率的なプログラミングを行うことができ高品質な金属パーツを 3D プリントできます。同じ Fusion 360 環境で切削加工による仕上げ処理を迅速に作成し、正確なフィーチャーを加工して高品質な表面仕上げを実現できます。

プラスチック材料のみならず金属材料まで対応した積層造形の設定まで行うことが可能で, Fusion 360なら、あらゆる 積層造形方法に対応しています。

積層造形に関する無償リソース

3D プリンターを使用する際に必要な製造手法、積層造形(アディティブマニュファクチャリング )ついて、
ブログ、ガイド、ヒント、チュートリアルで詳しく知ることができます。

積層造形法に関するよくある質問(FAQ)

積層造形 (アディティブマニュファクチャリング) の付加製造技術とオートデスク ソフトウェアに関して最もよく寄せられる質問を以下にまとめて掲載します。

積層造形(アディティブマニュファクチャリング )は、より軽く強度の高いパーツやシステムを大幅に効率化して製造するために使用されます。次のようなさまざまな業界で使用されています。

  • 航空宇宙産業、自動車産業: 積層技術により、より軽く強度の高いパーツをすばやく生産
  • 医療産業: インプラント、その他の人工装具を製造
  • 歯科および整形外科用インプラント: 患者に必要とされる適切なサイズ(本来、非常に個人差がある)で、コスト効率よく製作
  • 宝飾品の製造: 複雑で緻密なデザインをより簡単に製作
  • 少量生産: 少量生産や迅速なプロトタイプ開発のメリットを必要とするあらゆる産業に最適。楽器のマウスピースの製作や部品の製作など
  • ツールの修復: ツールを置き換えるのではなく、修正、修復できるため、環境に優しく、コスト効率に優れている

積層造形(アディティブマニュファクチャリング )には、産業利用に多くのメリットがあります。積層造形技術では、従来の製造技術に比べ、より軽く強度が高いパーツをすばやく製造できます。

3D プリントとしても知られる積層造形(アディティブマニュファクチャリング )は、材料を追加していくことによってオブジェクトを作成するプロセスです。マシンは、材料を堆積させ、レイヤ上に正確なジオメトリ形状で積み重ねていきます。コンピュータ支援設計ソフトウェアまたは 3D オブジェクト スキャナを使用して、ハードウェアに指示を与えるモデルを作成します。

金属、セラミック、ガラスなど、積層造形(アディティブマニュファクチャリング )ではさまざまな材料が使用されます。それぞれの材料には、固有の利点と用途があります。金属 3D プリント用の粉末は、チタンから合金、また金などの貴金属にまで及びます。樹脂(ABS、PLA、PVA、ポリカーボネートなど)と金属(金、ステンレス、銀、鋼、チタン)の 2 つは、最も一般的に使用される材料です。セラミック、ガラス、樹脂、さらに潜在的にはヒトの細胞に至るまで、使用できる材料は他にも数多くあります。

3D プリントは、消費者にも親しみやすい用語で、積層造形(アディティブマニュファクチャリング )よりも一般的になりつつあります。しかし、微妙な違いはいくつかあります。「積層造形」という用語は、ラピッド プロトタイピングなどのプロセスも指しますが、3D プリント技術は限定的です。
この 2 つのフレーズは、次のように定義するのが適しています。

  • 3D プリント技術: プリント ヘッド、ノズル、またはその他のプリンター技術を使用して、材料を堆積させることでオブジェクトを製造する。
  • 積層造形 (AM 技術): 3D データからオブジェクトを作成し、通常、層の上に層を積み重ねる付加製造の技術の事です。

この技術には、柔軟性、速度、コスト削減など、従来の製造方法に比べて多くのメリットがあります。積層造形(アディティブマニュファクチャリング )は本質的に積層法であるため、はるかに無駄が少なくなります。マシンに残った粉末は次のプロジェクトで再利用できるため、投棄や廃棄されるものはありません。従来の方法は、減算製造(最終結果を得るために材料を除去していく)であり、その結果、材料の 90% が無駄になることもあります。また、精度が高いほど、品質が向上し、生産の全体的な時間が短縮されます。最後に、設計の柔軟性は、「1 つのサイズですべてに対応する」というアプローチが必要ないことを意味し、よりコスト効率の高いプロセスが実現します。

オートデスクは、積層造形(アディティブマニュファクチャリング )の準備、解析、シミュレーションのための専用ツールとして Netfabb を提供しています。また、Fusion 360 には、設計、エンジニアリング、シミュレーション、製造のすべてが統合された、積層造形の専用スペースがあります。

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