アディティブ・マニュファクチャリング

ラピッド・プロトタイピングは、現在アディティブ・マニュファクチャリングと呼ばれている技術へと進化し、さまざまな材料で、使用可能な部品を高速で生産できるため、業界全体で使用されています。

アディティブ・マニュファクチャリングとは？

アディティブ・マニュファクチャリングとは、データ駆動の自動化を使用して材料を一層一層重ねて製品を形成することを指します。これは、材料を除去して製品を形成する機械加工とは逆の概念の手法です。アディティブ・マニュファクチャリングは3Dプリントと呼ばれることもありますが、多くの場合、大規模工業生産で使用されているものを指します。産業アディティブ・マニュファクチャリングには、設計とシミュレーションから始まって生産で終わる、統合型のデジタル・ワークフローが必要です。アディティブ・マニュファクチャリングは、ますます複雑化する設計の生産を可能にし、材料の無駄を減らして、製造を劇的に加速することで、製造に革命的な影響を及ぼします。

アディティブ・マニュファクチャリングの要となるのが、ソフトウェアです。

Siemens NXは、産業規模のアディティブ・マニュファクチャリングの設計を作成するために必要なすべての機能を提供します。NXは、コンバージェント・モデリング、トポロジー最適化、統合型ビルド・プロセッサーなどの革新的なテクノロジーを活用して、アディティブ・マニュファクチャリング部品の設計、シミュレーション、生産を容易にします。3Dプリントは、ラピッド・プロトタイピングを超えて進行し、航空宇宙、医療機器からエネルギー、自動車まで、さまざまな業界で使用される主流の製造プロセスとなりつつあります。シーメンスは、設計、注文からプリントまでのアディティブ・マニュファクチャリング・プロセスを推進するソフトウェアで業界をリードしています。

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アディティブ・マニュファクチャリングの利点を理解

市場投入期間を短縮

アディティブ・マニュファクチャリングの最大の特徴はスピードであり、記録的な速さで製品を市場投入できます。

金型が不要

射出成形や鋳造とは異なり、高価な金型を必要としません。

ロットサイズ1で製造

ロットサイズが小さくなってもコストが増加しないため、カスタム部品の製造に適しています。

アディティブ・マニュファクチャリングの技術とプロセス

アディティブ・マニュファクチャリングは、バインダー・ジェッティングやラミネート・オブジェクト・マニュファクチャリングなど、さまざまな技術を使用して実現できますが、3Dプリントで最も頻繁に使用されているのは、次の技術です。

材料押出 (FDM、FFF)

このプロセスでは、材料のスプール (通常はポリマーベース) と加熱された蒸着ヘッドを使用します。ヘッドはフィラメントを溶かし、材料を長く押し出していきます。FDMは、部品が安価であり、材料もフィラメント/スプールで容易に入手可能であるため、大半の低コスト・デスクトップ・プリンターで使用されている技術です。多軸FDM用ソフトウェアは、シーメンスとシーメンスのパートナーがNXソリューションで開発しました。シーメンスのソリューションは、数世代にわたってテスト済み、かつ改善もされており、こうしたオペレーションで最も堅牢なプラットフォームです。

ステレオリソグラフィ (SLA)

ステレオリソグラフィは、最も古いアディティブ・マニュファクチャリング (AM) プロセスの1つであり、液体樹脂を使用して3Dオブジェクトを作成します。ほとんどの場合、紫外線を使用して樹脂を硬化させます。SLAプリンターは、部品を–Z方向にプリントするため、他の技術とは多少異なります。固化すると、プリントされた部品の各層は、他の大半のプロセスのように上へと構築されていくのではなく、下へと樹脂に押し込まれるように構築されていきます。

パウダーベッド (DMLS、SLS、EBM)

パウダーベッドは、金属アディティブ・マニュファクチャリングを含む多くのアディティブ・プロセスを指します。パウダーベッドでは、材料粉末を敷き詰めた台に薄い層を一層一層積層して融合していきます。プラスチックと金属の両方の、複数の種類の材料を使用します。粉末材料の融合には、さまざまな技術が使用されます。統合型のSiemens NXを使えば、ビルドトレイ内での部品の3DネスティングやPBFプリント用のサポート構造の構築など、必要なタスクを、データ変換や外部ソフトウェア・パッケージを使用せずに実行できます。部品のジオメトリが改訂によって変更された場合には、ユーザーがほとんど介入しなくても下流のオペレーションは自動更新されるため、設計とセットアップの時間を大幅に削減できるところが利点です。

バインダー・ジェッティング

バインダー・ジェッティングは、インクジェット方式のプリントヘッドを使用して、粉末材料に液体の結合材 (バインダー) を選択的に堆積させて、固体の3Dオブジェクトを形成するアディティブ・マニュファクチャリング (AM) 技術の一つです。粉末分子が、加えられた熱エネルギーによって溶融または焼結するのではなく、結合剤の化学反応によって結合するという点で、バインダー・ジェッティングはパウダーベッドとは異なります。

マテリアル・ジェッティング

マテリアル・ジェッティングは、インクジェット方式のプリントヘッドから液体樹脂を噴射して液滴を選択的に積層させ、紫外線 (UV) を照射して固化し、固体の3Dオブジェクトを構築するアディティブ・マニュファクチャリング (AM) プロセスです。マテリアル・ジェッティングは、アディティブ・マニュファクチャリングの最も精密な手法の一つと考えられています。厚さ20ミクロン未満の層でプリントできるマテリアル・ジェッティングは、高精細で滑らかな表面のCAD設計を構築できることが特徴です。