ものづくりの未来 | 3D プリント

積層造形

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。

積層造形とは

積層造形は、3D デジタルモデルに基づいて、材料を 1 層ずつ重ねて、物理(3D)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。3D プリント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します。

積層造形を使用するユーザー

積層造形は、主にエンジニア、建築設計者、施工管理者が使用し、手作業による作図に代わるものです。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。

最新の積層造形の活用事例

  • 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。

  • 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。

  • 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。

積層造形ソフトウェア

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積層造形の種類

積層造形には、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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 金属鋳造

    ジェネレーティブ デザインとシミュレーション 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。

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

  • 大規模プリント

    MAMBO

    Moi Composites は、従来の造船工法による製作では考えられなかった 3D プリント ボートの設計を作成しました。

  • 建設を変革

    LASIMM

    LASIMM は、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ました。これは、欧州の産業競争力強化の中心的な柱となるものです。

  • 3D プリント プロペラ

    RAMLAB

    ロッテルダム港の RAMLAB とオートデスクは、世界初のクラス認定 3D プリントの船舶用プロペラを製造します。

積層造形に対応した設計を行うには

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。

積層造形におけるトレンド

積層造形は近年、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。

積層造形のリソースとツール

積層造形ついて、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。

Fusion 360 の積層造形拡張テクノロジーを活用しましょう。

Fusion 360 の Additive Build Extension 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。

積層造形に関するよくある質問(FAQ)

積層造形とオートデスク 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: プリント ヘッド、ノズル、またはその他のプリンタ技術を使用して、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: 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

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。

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