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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。

Additive manufacturing, or 3D printing, adds parts to form its final product Additive manufacturing, or 3D printing, adds parts to form its final product

積層造形とは

積層造形とは、3D プリントとも呼ばれ、デジタル モデルに基づいて材料の層を 1 枚ずつ重ねて、物理(3D)オブジェクトを作成する際に使用されるプロセスです。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。

積層造形の種類

積層造形では、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。

  • 液槽光重合は、光造形法とも呼ばれます。

    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。

  • 結合剤噴射はフルカラーの試作品の製造にも使用されます。

    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。

  • 滑らかな表面仕上げと高精度に対応した材料噴射

    インクジェット

    主に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 プリンティング 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。

  • 粉末床溶融結合は回路、構造物、パーツの作成に使用されます

    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。回路、構造物、パーツの作成に使用されます。

  • シート積層:薄膜積層法

    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:金属溶接

    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)をプリンティング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。

  • 金属鋳造は複雑な金属部品の作成で使用されます

    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。

最新の積層造形の活用事例

軽量コンポーネントは積層エンジニアリングの成果のひとつです

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。この手法が現在では業界標準になりつつあります。CAD データを基に積層造形を行うプロセスをシミュレーションするテクノロジーが飛躍的に向上しています。

積層造形によって特注製品を実現

特注コンポーネント

積層エンジニアリングによって製造業者は、カスタム ソリューションをお客様に迅速に提供するために必要な柔軟性を獲得できます。

積層造形のためのオンデマンド製造

オンデマンド製造

試作品製作は、積層造形の元々の用途です。今でも試作品製作に広く使用されていますが、多くの企業は信頼性の高い最終製品を 3D プリンティングで製造して提供することに成功しています。

積層造形のエコシステム

  • 積層造形および積層エンジニアリングのためのソフトウェア

    ソフトウェア

    積層造形を使った製造には、プリンティング用の CAD ジオメトリの準備に必要な高性能ソフトウェアが不可欠です。

  • 積層造形および積層エンジニアリングのためのハードウェア

    ハードウェア

    オートデスクは数々の先進的なハードウェア メーカーと連携し、統合しています。

  • 材料

    この業界の最前線にある材料科学によって、従来のプラスチックから未来の合金まで、あらゆるものを活用する斬新な手法が生まれています。

ビデオ:Under Armour 社が同社で初めて 3D プリントで製造した高性能スニーカー

Under Armour 社が 3D プリントで製造した高性能トレーニング シューズを発売

ビデオ:Livrea 社が積層造形を活用してボートを製造

Livrea 社が 3D プリントによって従来のボート製造を刷新

ビデオ:RamLab 社が海洋部品に積層エンジニアリングを活用

RamLab 社が認定スペア部品の製造に積層造形を活用

積層造形を活用した設計

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 プリンティングは今や、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採り入れたハイブリッド技術へと広がっています。

積層造形のトレンド
画像は FIT AG 社からの許可を得て掲載しています

積層造形の現在

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。

Additive manufacturing trends
画像は FIT AG 社からの許可を得て掲載しています

積層造形の現在

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。

積層造形の活用事例

  • 積層造形のトレンドの例:積層のシミュレーション

    シミュレーション

    金属積層造形では、材料が高価なためにリードタイムが短縮されます。コンサルタントやイノベーション ラボ、研究者は、3D プリンティングの失敗を最小限に抑えるため、造形プロセスのシミュレーションを活用しています。

  • 積層造形におけるロボティクスのトレンド

    ロボティクス

    ロボットは驚異的な製造能力を有し、プログラマブル多軸機能とコンピュータ ビジョン研究を組み合わせて橋梁を建設するなど、さまざまな分野で急速に活用が進められています。

  • 積層造形におけるジェネレーティブ デザインのトレンド

    ジェネレーティブ デザイン

    1 つのアイデアから、高性能で CAD に対応した複数の設計案をすばやく生成します。1 つのアイデアから数千もの解が得られ、その中からニーズに最適なものを選ぶことができます。

    詳細はこちら(英語)

  • ビデオ:積層造形におけるハイブリッド製造のトレンド

    ハイブリッド製造

    金属の積層造形では、切削 CNC 仕上げが必要になることがよくあります。ハイブリッド プロセスを成功させるには、設計段階における計画と積層造形段階における調整が必要です。

積層造形のための主なソフトウェア

無償の積層造形ソフトウェアとガイド

学生、教員向けの無償ソフトウェア

3D CAD/CAM 設計ソフトウェア Fusion 360 を学生、教員、教育機関向けに無償で提供しています。

積層造形設計ガイド決定版

製造プロセスにおける積層造形について理解し、導入するためのエンジニア ガイドを入手しましょう。

積層造形はものづくりの未来

研究開発

3D プリント製の住宅から、宇宙で活躍する積層テクノロジーまで、積層造形はものづくりの未来を担っています。

積層造形に関する関連リソース

積層造形のトレンドと未来の材料についてご確認ください。