3Dプリンター(スリーディーシステムズ社)金属3Dプリンター情報サイト

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魔法の装置ではないとはどういうこと?

3DCADのデータさえ準備すれば、どんな形状でも簡単に造形できる魔法の装置のように勘違いされがちですが、実際には幾つかの制約が存在します。金属3Dプリンターの制約を正しく理解した上で、これを回避するために、設計を変更したり、従来の製造プロセスと併用もしくは使い分けを行う事で、驚くほど革新的な部品の製造が可能になります。

金属3Dプリンターに適した設計変更を行う上で、事前にご紹介しておきたい内容を一部ご紹介致します。

サポート付け、造形姿勢決めを行う必要がある

魔法の機械ではない。金属3Dプリンターの制約とは?
1. どんな形状でも簡単に造形できるわけではない
「サポート付け」「造形姿勢決め」にルールが存在する
3Dプリンターに適した設計を行った上で、最適な造形姿勢と、最適なサポートを付けるなどのケアが必要あり。

局所的にレーザーを照射し造形していく過程で、発生する造形物内の温度差が熱歪みを生じさせ、応力が蓄積されます。造形中に造形物が反ったりしないよう、造形プレートと造形物の間には適切なサポートを付ける必要があります。

アンダーカット部や空洞部の天井部分は、何もケアをしないで造形すると面が荒れたり崩れたりする傾向にありますので、適切なケアを行う必要があります。造形姿勢を工夫したり、適切なサポート付を行う事で、所望の品質で造形する事が可能になります。
造形姿勢やサポート付の自由度は、方式やメーカーによって変わりますので、注意が必要です。

後加工が必要

魔法の機械ではない。金属3Dプリンターの制約とは?
2. 造形だけで、機械加工と全く同等の面仕上がり・寸法精度は期待できない
造形直後はザラザラの表面仕上がり(Ra:11um)造形直後
寸法の精度も数十ミクロン程度
必要な二次加工を行って最終商品に仕上げる(Ra:11um 造形直後 → Ra:数百nm ブラスト → Ra:数十nm 研磨)

造形機から取り出した直後の造形物は、表面が一様にザラザラしています。3DSYSTEMS社の金属プリンターは、他方式・他社方式に比べ、表面の仕上がりがきれいな事が特長ですが、それでもRa10um程度の面粗さです。切削加工で仕上げていた従来のプロセスと比較すると大きく異なるポイントです。

お客さまのアプリケーションに応じて、必要な表面仕上げを行うために二次加工が必要になります。3DSYSTEMS社装置は造形直後の面粗さが良好なため、より少ないプロセスで表面を仕上げていく事が可能です。

二次加工の手法はブラスト装置だけでなく、さまざまな手法が用いられますが、まさにお客さま独自のノウハウが活きる領域になります。

二次加工の方法も考慮して、造形姿勢やサポート付を行う事で、製造プロセスを効率化する事が可能です。

メーカーから供給可能な材料の制約

魔法の機械ではない。金属3Dプリンターの制約とは?
3. メーカーから供給可能な材料の種類には限りがある
3Dプリンターに適した粉末と、材料毎に最適化された焼結レシピが必要メーカーで用意されている材料種類には限りがある

切削加工では材料としてバルク材を使用しますが、金属3Dプリンターでは、数ミクロン~数十ミクロンの微粉末の金属材料を使用します。適切に焼結するためには、材料の組成、粒径、粒度分布などに応じた最適な焼結レシピが必要になります。これは原則、3Dプリンターメーカーから粉末材料とともに提供されますが、市販されているバルク材ほど種類がない事には注意が必要です。

材料メーカーも3Dプリンター用粉末の種類を拡充しておりますので、装置の普及に伴ってますます利便性が向上してくる事が期待されます。

既に装置を導入されているお客さまでは、独自の材料で運用されているお客さまも多くいらっしゃいます。3DSYSTEMS社装置では、お客さま側で焼結レシピを編集・新規作成する機能を有している為、独自の焼結レシピで造形する事で、いち早く他社との差別化を図ることが可能です。

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