CASE STUDY活用事例

Functional Prototiping
(機能部品試作)

  • Functional Prototiping (機能部品試作)
    • 品質向上
    • 開発期間短縮
    • Studio システム

    金属3Dプリンターによる機能部品試作のメリットをご紹介します。従来の部品製造プロセスより大幅に製造スピードが向上すると共に、部品の性能を最大化する設計を実現します。

00 序章

機能部品試作は、エンジニアに新しいアイデアやデザインをテストする機会を与え、同時に 製品が実際の使用にどのように耐えられるかを実証する製品開発の重要なステップです。

3Dプリンターは機能部品試作の作成に変革をもたらします。

最も重要な変革の1つは速度にあります。鋳造や鍛造などの従来の製造プロセスでは数週間または数か月かかっていたのが3Dプリンターではほんの数日で部品ができあがります。

メーカーにとって、かなりある特定の部品の1つまたは2つの試作品を創造する能力となります。微妙に異なる形状の複数の試作品を作成して同時にテストし、設計をすばやく改良する事が可能になります。

3Dプリント‧モデルは従来の部品よりもはるかに複雑になる可能性もあります。機能を正確に調整できるようにし、部品の性能を最大化するための形状を設計者に開放します。ジェネレーティブデザインツールを使用して、高度に最適化された複雑な形状は、従来の製造方法では製造する事が難しいまたはほとんど不可能です。

材料の無駄が少なく、専用の熟練したスキルを持つ職人が必要のない3Dプリンティングは従来の製造方式よりコストがかかりません。

01 なぜ試作品を3Dプリンティングしないのか?

3Dプリンティングの潜在的なメリットにもかかわらず、このテクノロジーはまだ機能部品試作開発に広く使用されていません。

その理由の多くは、前世代の3Dプリンターの性能面が関係しています。

当初3Dモデルを簡単に作成する技術として宣伝されていましたが初期の樹脂3Dプリンターでは解像度は低く、多孔性で、その他の欠陥がありました。

最新の樹脂3Dプリンターは高品質の部品を製造できますが一部の部品が直面する荷重条件に耐えられないのでまだ見るだけの試作品の作成に限定されています。

機能部品試作を作成するのに手頃な価格の金属3Dプリンターのリリースがなかった過去20年間は、フライス化工、研削、鋳造、CNC機械加工プロセスなど伝統的なものに頼るしかありませんでした。

ただし、これらのプロセスは費用と時間がかかりますし熟練の職人が必要です-
これらはすべて、試作品の作成と製品開発サイクルの効率に対する制約となっています。

しかし、最近では、その状況は変化しています。

02 金属3Dプリンターのパワー

  • これらの変革は、金属粉末をレーザーで焼結する最初の金属3Dプリンターが登場したときに始まりました。

    しかし、それらは造形速度が遅くてシステムと専用の周辺機器の施設に1億円以上と高価だったので-生産数が少なく高コストに見合う航空宇宙や医療産業の部品生産でしか利用されませんでした。

    他の分野では部品あたりのコストを低くするか、生産を高速化する必要があります。レーザー方式のシステムは費用効果が高くありませんでした。

    Desktop Metal社がリリースしたStudioシステムでは、より簡単により経済的に機能部品試作を製造できます。

  • Desktop Metal™ Studio System™
  • Desktop Metal BMD™ Rods
  • Studioシステムでは、金属射出成型(MIM)で使用される媒体と同じ金属粉末とポリマーバインダーで作られた棒状の材料をFFF方式の3Dプリンタ‧プロセスで金属粉末ごと加熱されて溶解した樹脂を塗りつけて3次元形状を作成するBound Metal方式を採用しています。

    FFF方式の容易さと確立されたMIM冶金学の組み合わせは機能部品試作を高品質かつ迅速に提供します。従来の製造方式では数週間や数か月かかっていたのをわずか数日で出力できる事は設計から製造工程の移行をスムーズにします。

    Studioシステムは、金属粉末や危険なレーザーの取り扱いの必要がなく社内で金属部品を作成する使いやすいソリューションを提供します。

    このシステムは、H13工具鋼、4140クロモリ鋼、316Lステンレス鋼、17-4PHステンレス鋼を含む-様々な金属が使用できます。この事は後の大量生産で使用される同じ材料で機能部品試作を製造でき検証できる事になります。

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