アディティブおよびラピッド マニュファクチャリング

近年、RAPID MANUFACTURING または RAPID PROTOTYPING の需要が増加しています。このプロセスは、DESKTOP MANUFACTURING または FREE-FORM FABRICATION とも呼ばれます。基本的に、パーツのソリッドな物理モデルは、3 次元の CAD 図面から直接作成されます。私たちは、部品を層状に構築するこれらのさまざまな技術に対して、アディティブ マニュファクチャリングという用語を使用しています。統合されたコンピューター駆動のハードウェアとソフトウェアを使用して、アディティブ マニュファクチャリングを実行します。当社のラピッド プロトタイピングおよび製造技術は、ステレオリソグラフィー、ポリジェット、溶融堆積モデリング、選択的レーザー焼結、電子ビーム溶融、三次元印刷、直接製造、ラピッド ツーリングです。ここをクリックすることをお勧めしますAGS-TECH Inc.  による付加製造およびラピッド マニュファクチャリング プロセスの回路図をダウンロードしてください
これは、以下で提供する情報をよりよく理解するのに役立ちます. 

 

ラピッド プロトタイピングにより、次のことが可能になります。 2.) 非金属および金属材料からのプロトタイプが製造され、機能的、技術的、美的側面から研究されます。 3.) 低コスト・短時間での試作が可能です。アディティブ マニュファクチャリングは、個々のスライスを積み重ねて結合することで、一斤のパンを作ることに似ています。言い換えれば、製品はスライスごとに製造されるか、層ごとに積層されて製造されます。ほとんどの部品は数時間以内に生産できます。この技術は、部品が非常に迅速に必要な場合、または必要な数量が少なく、金型と金型の作成に費用と時間がかかりすぎる場合に適しています。ただし、原材料が高価なため、部品のコストが高くなります. 

 

• STEREOLITHOGRAPHY : STL とも呼ばれるこの技術は、レーザー ビームの焦点を合わせることにより、液体のフォトポリマーを硬化させて特定の形状にすることに基づいています。レーザーはフォトポリマーを重合させ、硬化させます。フォトポリマー混合物の表面に沿って、プログラムされた形状に従って UV レーザー ビームをスキャンすることにより、パーツは、互いの上にカスケードされた個々のスライスで下から上に向かって生成されます。レーザースポットのスキャンは、システムにプログラムされた形状を実現するために何度も繰り返されます。部品が完全に製造された後、プラットフォームから取り外し、吸い取り、超音波およびアルコール浴で洗浄します。次に、ポリマーが完全に硬化して硬化していることを確認するために、数時間UV照射にさらされます。プロセスを要約すると、フォトポリマー混合物に浸されたプラットフォームと UV レーザービームが制御され、目的の部品の形状に従ってサーボ制御システムを介して移動され、部品はポリマー層ごとに光硬化することによって得られます。もちろん、製造される部品の最大寸法は光造形装置によって決まります. 

 

• POLYJET : インクジェット印刷と同様に、Polyjet には 8 つのプリント ヘッドがあり、ビルド トレイにフォトポリマーを配置します。ジェットに沿って配置された紫外線は、各層を即座に硬化させて硬化させます。 polyjet では 2 つの材料が使用されます。最初の材料は、実際のモデルを製造するためのものです。 2番目の材料であるゲル状の樹脂がサポートに使用されます。これらの材料は両方とも層ごとに堆積され、同時に硬化されます。  モデルが完成したら、サポート材を水溶液で取り除きます。使用される樹脂はステレオリソグラフィー (STL) に似ています。ポリジェットには、ステレオリソグラフィーに比べて次のような利点があります。 1.) 部品のクリーニングが不要です。 2.) 後処理の硬化が不要です。 3.) より薄い層厚が可能であるため、解像度が向上し、より微細な部品を製造できます。
 
• FUSED DEPOSITION MODELING : FDM とも呼ばれるこの方法では、ロボット制御のエクストルーダー ヘッドがテーブル上で 2 つの主な方向に移動します。ケーブルは必要に応じて下げたり上げたりします。ヘッドの加熱されたダイのオリフィスから、熱可塑性フィラメントが押し出され、最初の層がフォームファンデーションに堆積します。これは、所定の経路をたどる押出機ヘッドによって達成されます。最初の層の後、テーブルが下げられ、後続の層が互いの上に堆積されます。複雑な部品を製造する場合、特定の方向に堆積を継続できるようにサポート構造が必要になることがあります。これらの場合、サポート材料は、モデル材料よりも弱くなるように、層上のフィラメントの密度が低い間隔で押し出されます。これらのサポート構造は、パーツの完成後に解体または解体することができます。押出機のダイの寸法によって、押し出される層の厚さが決まります。 FDM プロセスでは、斜めの外面に階段状の表面を持つ部品が製造されます。この粗さが許容できない場合は、化学気相研磨または加熱ツールを使用してこれらを滑らかにすることができます。これらのステップを排除し、合理的な幾何公差を達成するためのコーティング材料として、研磨ワックスも利用できます。    

 

• 選択的レーザー焼結 : SLS とも呼ばれるこのプロセスは、ポリマー、セラミック、または金属粉末を対象物に選択的に焼結することに基づいています。処理チャンバーの底部には、パーツビルド シリンダーと粉末供給シリンダーの 2 つのシリンダーがあります。前者は、焼結部品が形成される場所まで段階的に下降し、後者は段階的に上昇して、ローラー機構を介して部品構築シリンダーに粉末を供給します。最初に粉末の薄い層がパーツ ビルド シリンダーに堆積され、次にレーザー ビームがその層に集束され、特定の断面をトレースして溶融/焼結し、その後固体に再固化します。粉末は、レーザービームが当たらない領域であり、ゆるいままですが、まだ固体部分を支えています。次に、粉末の別の層が堆積され、プロセスが何度も繰り返されて部品が得られます。最後に、ゆるい粉の粒子が振り落とされます。これらはすべて、製造される部品の 3D CAD プログラムによって生成された命令を使用して、プロセス制御コンピュータによって実行されます。ポリマー (ABS、PVC、ポリエステルなど)、ワックス、金属、セラミックなどのさまざまな材料を、適切なポリマー バインダーと共に堆積させることができます。

 

• ELECTRON-BEAM  MELTING : 選択的レーザー焼結に似ていますが、電子ビームを使用してチタンまたはコバルト クロム粉末を溶融し、真空でプロトタイプを作成します。ステンレス鋼、アルミニウム、および銅合金でこのプロセスを実行するために、いくつかの開発が行われました。製造された部品の疲労強度を高める必要がある場合は、部品製造後に二次プロセスとして熱間静水圧プレスを使用します。   

 

• 3 次元印刷 : 3DP とも呼ばれるこの技術では、プリント ヘッドが無機バインダーを非金属または金属粉末の層に付着させます。粉体層を運ぶピストンが段階的に下降し、各ステップで結合剤が層ごとに堆積され、結合剤によって融合されます。使用される粉末材料は、ポリマーブレンドと繊維、鋳物砂、金属です。異なるバインダー ヘッドを同時に使用し、異なるカラー バインダーを使用すると、さまざまな色を得ることができます。このプロセスはインクジェット印刷に似ていますが、着色されたシートを取得する代わりに、着色された 3 次元オブジェクトを取得します。製造された部品は多孔質である可能性があるため、密度と強度を高めるために焼結と金属溶浸が必要になる場合があります。焼結はバインダーを焼き払い、金属粉末を融合させます。ステンレス鋼、アルミニウム、チタンなどの金属を使用して部品を作成することができ、溶浸材料として一般的に銅と青銅を使用します。この技術の優れた点は、複雑で動くアセンブリであっても非常に迅速に製造できることです。たとえば、ギア アセンブリ、ツールとしてのレンチを作成することができ、すぐに使用できる可動部品と回転部品が用意されます。アセンブリのさまざまなコンポーネントをさまざまな色で、すべてワンショットで製造できます。  パンフレットをダウンロード:金属 3D プリントの基礎

 

• 直接製造と迅速なツーリング : 設計評価、トラブルシューティングに加えて、製品の直接製造または製品への直接適用のためにラピッド プロトタイピングを使用します。つまり、ラピッド プロトタイピングを従来のプロセスに組み込んで、より優れた競争力のあるものにすることができます。たとえば、ラピッド プロトタイピングでは、パターンや型を作成できます。ラピッド プロトタイピング操作によって作成された溶融および燃焼ポリマーのパターンは、インベストメント キャスティングおよびインベストメント用に組み立てることができます。言及すべきもう 1 つの例は、3DP を使用してセラミック鋳造シェルを製造し、それをシェル鋳造操作に使用することです。射出成形金型や金型インサートもラピッド プロトタイピングで作成でき、金型製作のリード タイムを数週間または数か月短縮できます。必要な部品の CAD ファイルを解析するだけで、ツールの形状をソフトウェアで作成できます。人気のあるラピッド ツーリング手法の一部を以下に示します。
RTV (室温加硫) 成形 / ウレタン鋳造 : ラピッド プロトタイピングを使用して、目的の部品のパターンを作成することができます。次に、この型に離型剤を塗布し、液状の RTV ゴムを型の上に流し込み、金型の半分を作成します。次に、これらの半金型を使用して液体ウレタンを射出成形します。金型の寿命は短く、0 または 30 サイクル程度ですが、少量のバッチ生産には十分です. 
ACES (Acetal Clear Epoxy Solid) 射出成形 : 光造形法などのラピッド プロトタイピング技術を使用して、射出成形金型を製造します。これらの金型は、エポキシ、アルミニウム充填エポキシ、または金属などの材料を充填できるように、端が開いたシェルです。ここでも、金型の寿命は数十または最大数百の部品に制限されています. 
SPRAYED METAL TOOLING PROCESS : ラピッド プロトタイピングを使用してパターンを作成します。パターン表面に亜鉛アルミニウム合金を吹き付け、コーティングします。次に、金属コーティングを施したパターンをフラスコ内に置き、エポキシまたはアルミニウム充填エポキシでポッティングします。最後に、それを取り除き、そのような金型の半分を 2 つ作成することにより、射出成形用の完全な金型が得られます。これらの金型は寿命が長く、材料や温度によっては数千個の部品を製造できる場合もあります. 
KEELTOOL PROCESS : この技術は、100,000 ～ 1,000 万回のサイクル寿命を持つ金型を製造できます。ラピッド プロトタイピングを使用して、RTV 金型を作成します。次に、金型に A6 工具鋼粉末、タングステン カーバイド、ポリマー バインダーからなる混合物を充填し、硬化させます。次に、この金型を加熱してポリマーを焼き払い、金属粉末を融合させます。  次のステップは、最終的な金型を作成するための銅溶浸です。必要に応じて、機械加工や研磨などの二次操作を金型で実行して、寸法精度を向上させることができます。