金属 3Dプリンティング方式種類

書き手 MERAIN

日付 21-11-08 13:50

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AM (Additive Manufacturing)

素材を幾層にも積み重ねてプリントする方式を積層加工方式(AM)といいます。

素材によって造形技術によって様々なAM方式が存在します。

3Dプリンティングにおいて金属を扱う造形方式には、金属粉末を高出力レーザーで溶融させるPBF方式とDED方式、

バインダーで一層接着させ、後で熱処理過程で作る方式BJ方式

セラミック素材とともに積層し、後でシンターする過程で作るなど、

種々の方法がありますが、共通点は積層という概念です。

素材、精度、事業分野、体積や大きさなどを考慮して必要な方式で製作してください。

金属 3Dプリンティングを 3種類に整理すると

1. 材料を切ったり削って生産する切削加工と対比される概念。

2. 設計(Design)の自由度が非常に高く、開発および試作品の生産速度効率が増加

3. 多品種少量生産の高付加価値製品の製作に特化

要約 : 金属粉末素材を高出力レーザーで選択的に照射して粉末を溶融

長所 : 精密な部品、小さな部品などを製作するのに適しています。

短所 : 粉末の粒度が小さく、主に高価で形成されている。

PBF方式は、金属3Dプリンティング方式の中で、精度が最も優秀でよく使われる方式です。

精密な部品の製作に有利です。

デメリットは出力時間がかかり金属末の粒度が小さく、値段が高いです。

多品種少量生産の高付加価値製品に適しています。

要約 : 粉末を高圧で噴射→高出力レーザーで粉末を直接蒸着後、溶融

メリット : 粉末の値段が安い。粒度が100~150umである。従来の形状に重ね着して製作可能

短所 : 精度がPBF方式に比べて低く、小さく精密な形状の製作が難しい。

DED方式は、粉末を高圧軸で噴射、蒸着すると同時にレーザーで溶融させる方式です。

速度が速く、粉末の価格が比較的安い方ですが、従来の形状に重ね着して製作することが可能で、

部品のメンテナンスにいいです。小さく精密な形状の製作が困難です。

要約 : 薄層の粉末材料上にバインダーをかけて落ち着かせる方法(ExOne)

長所 : 熱応力による変形がなく、一層絵を描くように印刷するので速度が速い。

短所 : 機械的特性が落ち、熱処理工程が難しく重要である。

薄層の粉末材料にバインダー(ボンド)をかけて落ち着かせる方法で、インクジェットプリンターを考えると理解に難くありません。

レーザーで溶融させる方式ではないため、積層過程で発生する熱応力による変形がほとんどなく、製作速度が速い方です。

しかし、BJ方式の最大の短所は熱処理の過程です。熱処理から始めて、熱処理で終わると言っても構いません。

焼入過程で従来の形状より15~25%まで収縮するため、収縮を勘案して設計を進める必要があり、複雑で困難な形状は、

収縮補強設計が必要です。解釈がとても重要です.

金属製の3Dプリンティング方式は、他にも様々な方式があります。

金属3Dプリンティングは、素材と用途によって様々な工程が存在するため、使用目的に合う方式を探して製作しなければなりません。

- 寸法が重要な精密な部品を製作しなければならない場合はPBF方式を

- 精密ではないがある程度の数量が必要ならデスクトップメタルやBJ方式を

- 破損された部品のメンテナンスや一定表面に金属加工物を付け加えなければならない場合は、DED方式を

最後に金属3Dプリンティングで一番大事なことは後加工です。

後加工に対する内容は次第に扱います。

ありがとうございます。