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金属3Dプリンティング 造形方式の違いによる加工精度とサイズについて 金属3Dプリンターは3Dデータさえあればボタン一つで複雑な形状の製品を作れる万能の装置というわけではありませんが、その特性を理解することで最適な使い方をすることが可能です。 元の3Dデータに忠実に精度よく造形するためには、インプットする諸条件（造形パラメータ）などの調整も重要ですが、使用する材料と造形する装置の能力には限界があります。 今回は、金属３Dプリンティングでどこまでできるのか、造形方式による違いも含めてご説明します。 造形サイズ 【最大サイズ】 当社でも採用している金属粉末を敷き詰めて溶融・凝固を繰り返して造形するパウダーベッド方式（PBF）では、最大サイズが800×400×500㎜まで造形が可能です。 パウダーベッド方式は現在主流の造形方式で、再現性が高く、寸法精度も良いことが利点ですが、造形範囲と造形時間に課題があります。 粉末を敷き詰めず（粉末床を形成せず）、金属粉末を直接噴射して溶融するデポジション方式（DED、エネルギー堆積法）であれば、最大5,791㎜ ×1,219㎜ ×1,219㎜まで造形可能な機種が、米国・Sciaky社から販売されています。 デポジション方式は造形スピードが早く、より大きなサイズの造形が可能ですが、精度と再現性、造形可能な形状に制約があるのが課題です。 【最小サイズ】 当社では最小の造形サイズを円柱形状で、 パウダーベッド・電子ビーム方式（EB-PBF）の場合はφ0.8㎜ 、 パウダーベッド・レーザー方式（LB-PBF）の場合はφ0.2㎜としています。 方形の場合は0.2㎜×0.2㎜を最小サイズとしています。 この微細形状の限界の主な要因として、レーザーのスポット径があります。現在一般的に販売されている装置のレーザーのスポット径は凡そ80㎛（0.08㎜）ですが、溶けた材料の溶融池（メルトプール）は熱が伝わることでそれ以上に広がってしまうためです。 【 薄さ 】 フィンなどの板形状のものを造形する場合の最小の薄さは、パウダーベッド・電子ビーム方式（EB-PBF）の場合は0.8㎜ (0.5㎜まで狙えますが、形状に制約あり）、パウダーベッド・レーザー方式（LB-PBF）の場合は0.3㎜（0.2㎜ まで狙えますが、形状に制約あり）としています。 【 細さ 】 線状のものを造形する場合も、前述の薄さと同等の限界値としています。 尚、金属3Dプリンターならではの複雑形状として知られるラティス（格子）形状に関しては、当社ではパウダーベッド・レーザー方式（LB-PBF）を用いて、線径0.2㎜ ／ピッチ0.6㎜ を最小サイズとして実現しています。 【穴径】 穴の深さとの関係もありますが、当社の基準として造形可能な穴径はパウダーベッド・電子ビーム方式（EB-PBF）の場合はφ1㎜ 、パウダーベッド・レーザー方式（LB-PBF）の場合はφ0.2㎜ としています。 尚、複雑なパイプ形状の場合の穴径に関しては、パウダーベッド・電子ビーム方式（EB-PBF）では予熱工程で生成される仮焼結体の除去が困難になる為φ4.0㎜以上、パウダーベット・レーザ―方式（LB-PBF）ではφ0.4㎜以上としています。 早さの限界 【造形スピード】 当社で使用しているパウダーベッド方式の金属3Dプリンターのラインナップの中での最速の機種はConcept Laser社のX-Line 2000Rで、最速120㎝³/hを実現していますが、 米国・ExOne社が2019年に開発した「X1 160PRO」(バインダージェット方式、BJ)では、10,000㎝³/hの最速造形を可能にしているようです。 但し、バインダージェット方式や熱溶解積層方式（FDM）は、造形後に脱脂・焼結の工程が必要になる事には注意が必要です。 ３Dプリンティングの造形速度は年々向上しているため、鋳造・ダイカストで木型や金型の製作や管理がどうしても発生してしまうことを考えると、より早く試作したい場合だけでなく、少量量産の場合でも金属３Dプリンティングで時間や総合コスト面でのメリットが出せる場面が増えています。 造形精度 公差面では、精密鋳造と同等までは実現可能 造形まま材（As built）の面粗度に関しては、パウダーベッド・電子ビーム方式（EB-PBF）ではRa25以上、パウダーベッド・レーザー方式（LB-PBF）ではRa10以上ですが、特殊ブラスト処理によって改善することが可能です。（特殊ブラストは協力会社様にて実施致します。） 特殊ブラストとは： エアーブラスト(サンドブラスト)、ドライアイスブラスト(ドライアイス洗浄機)、ウェットブラスト、ブロワブラストなどがあり、各種ニーズにより対応します。 【公差】 例えば、鋳造の公差等級で比較すると、パウダーベッド・電子ビーム方式（EB-PBF）の場合はCT8、パウダーベッド・レーザー方式（LB-PBF）場合はCT6に相当します。但し、変形/収縮予測やシミュレーションの実施、更には実績値を積み上げることによって２段階程度の精度向上は可能ですので、砂型鋳造・金型鋳造・ダイカストより寸法精度は高く、精密鋳造と同等程度まで実現は可能と考えています。 造形可能な鋼種 ステンレス、アルミから、チタンや純銅まで可能 電子ビーム方式では、純チタン／チタン合金（Ti-6Al-4V）／コバルト基合金（CoCrMo）／純銅／タングステンカーバイドに対応しており、 レーザー方式では、ステンレス鋼（SUS316L）／マルエージング鋼／ニッケル合金（IN625）／ニッケル合金（IN718）／アルミ合金（AlSi10Mg）／アルミ新合金（ANP-H4）／アルミ合金（Al-Mg-Sc）の造形が可能です。 以前は、光硬化樹脂を用いた光造形方式の3Dプリンターが主流でしたが、1992年にレーザーを用いた3Dプリンターが開発されたことで金属の造形が始まり、1997年に電子ビームを溶融熱源とする方法がスウェーデン・Arcam EBM社によって開発されたことで、チタンや純銅などの金属の造形が可能になっています。 電子の束である電子ビームは、ほとんど反射されることなく溶融する対象物（金属粉末）に吸収されて熱に変換される為、レーザー方式では困難とされていた高融点金属や、反射率の高い銅や貴金属での造形を可能にしています。 尚、当社では電子ビーム方式でも難しいとされるタングステンカーバイド材の造形実績もあります。 まとめ ・金属3Dプリンターで造形する場合、造形方式によって造形可能なサイズや精度、造形速度に違いがある。 ・パウダーヘッド方式であれば、ある程度の精度や再現性の要求を満たした上で、金型レスの製造が可能なため、試作だけでなく、少量の量産まで視野に入れることが可能。 ・外形品質上は、金属3Dプリンターで造形した製品は、おおよそ鋳造と同等かそれ以上の精度である。 当社では技術顧問・千葉晶彦教授（東北大学金属材料研究所）のアドバイスを受け、様々な新しい材料での造形に対応（挑戦）しています。お客様のご要望に沿った、オリジナルの材料での造形試験についてもお気軽にお問い合わせください。 どれ位の時間やコストがかかるのか？専門スタッフに相談したい場合は、こちらへ「3Dプリンターかんたん見積シミュレーション」 https://www.jampt.jp/simulation/ 3DデータをWeb上にアップするだけで概算の見積りを算出可能です。 【お問合せ先】 日本積層造形株式会社 〒985-0874 宮城県多賀城市八幡一本柳3-8 TEL：022-290-0625 FAX：022-290-0631 https://www.jampt.jp
| 主要３品目 | 金属3Dプリンターによる各種試作品 金属3Dプリンターによる各種量産品 金属3Dプリンター用材料開発 |
|---|---|
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - 3Dプリンター 2:設計 - データ作成（3Dスキャン） - データ作成（3Dスキャン） 3:部品製造 - 電気部品 - コイル製造 |
②CREATOR4S ●幅広い素材対応: カーボンファイバーやスーパーエンプラなど、約20種類のフィラメントに対応。 ●高温ノズル: 最大360℃まで加熱可能なノズルで、硬い素材も安定して造形。 ●大型造形: 造形サイズが400×350×500mmと大きく、一体化した大型モデルの造形が可能。 ●温度管理: ヒートチャンバーで庫内温度を最大65℃まで保ち、ABSなどの反りを抑制。 ●デュアルエクストルーダー: 独立型デュアルエクストルーダーで多様な造形が可能。 最終製品の製造にも対応できる業務用モデルです。 お問い合わせは 有限会社イージー・エンジニアリングまで
| 主要３品目 | 自動機開発・設計・製造 3Dプリンタの製作・販売 機械設計(2次元・3次元) |
|---|---|
| 産業分類 | 治工具 工作機械 産業用機械 |
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - 産業機器設計 - 省力化機械設計 2:設計 - データ作成（3Dスキャン） - 3Dプリンター 3:試作開発・少量生産 - 試作品加工 - 積層造型（FDM） 4:設計 - 産業機器設計 - 産業用機械設計 5:設計 - 電気設計 - 電気機械器具設計 6:設計 - 電気設計 - 電子回路設計（電子） 7:設計 - 製品、部品設計 - 計測・試験機器設計 |
3Dプリンタ・光造形機を用いて、本格的な試作から形状確認まで様々な用途に応じた造形を致します。 ●可能素材 ABSライク・石膏（フルカラー）・高耐熱樹脂・高透明樹脂 ほか ●主な使用機種 3Dプリンタ：ULTRA・Projet660 光造形機：RM-6000・ATOMm-4000 価格はデータの形状や、使用する3Dプリンタ（素材）などにより異なりますので、 まずはお気軽にお問合わせ下さい。 http://3d-data.com/index.html
| 主要３品目 | 3Dスキャンサービス（3Dスキャン及びデータ作成） CTスキャンサービス（内部形状の確認/測定・検査/データ） 造形サービス（試作品製作や模型製作） |
|---|---|
| 産業分類 | 工作機械 測定機械 治工具 |
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - データ作成（3Dスキャン） |
▶フレキシブルダイ 腐食した金属にNC加工で刃を付けていきます。トムソン刃と違い継ぎ目がないことや、 細い刃間も作成可能であることから、精度が要求される弱電関係の部品抜きやキャラクターシールなどの抜き加工に最適です。 ▶標準ラインナップは輪転用(0.5t) 平圧用(0.6t / 0.8t / 1.2t / 2.0t / 2.5t)。 保障形状精度±0.05mm。 【オプション仕様】 ●レーザー硬化：刃先HRC65まで硬度を上げることができます。 ●Fコート(非粘着処理)：非常に薄いコーティングのため刃高に影響を及ぼしません。 ●DLCコーティング ：非常に高い高度と耐摩耗性を誇るコーティングです。 ●フレキシブルダイ取り付けベース：写真のようにカス落とし機能を備えたアルミベースの作成も可能です。プレス機への取り付けを考慮した設計も承ります。最大ベース寸法600ｘ300ｍｍ(AL,SK) 刃型・治具・ベースの設計から作成まですべてツジカワで行えます。 「こんな形状できる？」「粘着が強くてカスが持ち上がる！」 お困りごとがあればいつでもお問い合わせください。 詳細は弊社HPのカタログをご覧ください。
| 主要３品目 | NC金属彫刻加工 汎用金属彫刻加工 金属エッチング加工 |
|---|---|
| 産業分類 | 治工具 電子部品 文房具雑貨 |
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - 3Dプリンター |
近年、ものづくりの工程において図面の無い部品・製品・金型からCAD図面を起こして試作品を製作したり、CAE解析を行うといった機会が非常に増えています。こうした3Dデータの作製・修正は重要な工程ではありますが、ものづくりの工程にとっては大きな負荷となる工数作業でもあります。 当社ではこのリバースエンジニアリングを受託サービスとしてご提供しているだけでなく、その後工程である加工・評価についてもまとめてご依頼いただけるような体制を構築しております。サービスの特長は下記の通りです。 ■レーザスキャナやX線CT装置により外部及び内部の形状を忠実に再現。 ■高度な計測技術を活用した正確なモデリング。 ■3Dプリント・樹脂成形・切削加工等の様々な出力方法で試作品を製作。
| 主要３品目 | 部品や金型の3Dスキャン・モデリング・CAD図面化 試作品や実サンプルを使用した評価・実験の技術 3Dプリント・樹脂成形・レーザ加工等の試作加工 |
|---|---|
| 産業分類 | 治工具 家電 輸送機器 |
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - データ作成（3Dスキャン） |
| 主要３品目 | 筐体設計～試作（医療機器や工業製品） 金属製品の樹脂化 クリスタルパージ（射出成形機スクリュー洗浄剤） |
|---|---|
| 産業分類 | 治工具 産業用機械 医療機器 |
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - データ作成（3Dスキャン） |
ProJet MJP 2500 プロフェッショナル3D プリンターは、UV硬化性樹脂をインクジェットヘッドからジェットして、機能的かつ高精度なプラスチックパーツを、CADデータから直接3Dプリントします。 硬質なクリア、ブラック、ホワイトの樹脂以外に、弾性のあるエラストマーパーツも作成できます。 オフィス環境で使え、導入コスト、ランニングコストも抑えられており、樹脂成型品の試作から、組み付けテスト、治具まで、時間短縮・試作コスト削減へ大きく貢献します。
| 主要３品目 | ProJet シリーズ Professionalプリンタ ProX シリーズ Productionプリンタ Geomagic software |
|---|---|
| 産業分類 | 産業用機械 医療機器 治工具 |
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - 3Dプリンター |
ハイエンド式3Dスキャナーを使用した出張3Dスキャンサービスを行っております。 ●使用機材（対象物によって最適な機材を使用いたします） ・SCANTECH TRACKSCAN ・HEXAGON smartSCAN R8 等 ●3Dスキャン対象物例 ・金型 ・大型ワーク ・自動車の内外装 ・重電設備 ・建設機械 ・航空機やヘリコプター ・大型機械 ・各種ファン ・美術品やオブジェクト 目的に合わせて、熟練の技術者が3Dスキャンを行います。 データの必要な部分のみ3Dスキャンを行うこともできます。 リバースエンジニアリングに向けた高品質なCADデータ作成も可能です。 お見積りに関しましては、スキャン場所等の情報を含めてご連絡ください。
| 主要３品目 | リバースエンジニアリング 3Dスキャナー 3D CAD |
|---|---|
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - データ作成（3Dスキャン） |
3Dレーザースキャナにて取得した計測データから3DCAD データを作成致します。 図面の失われた製品・建築物のリバースエンジニアリングや CADデータと製品の差異の検証などの用途に用いることが でき、またレトロフィットの分野でも多く利用されてます。 船舶、工場建屋、小規模プラントなどの計測・図面化の実績 がございます。
| 主要３品目 | 3Dレーザースキャナを用いた三次元計測代行。 計測データからの2D/3D CADデータ作成。 iPad用3Dウォークスルービューア。 |
|---|---|
| 産業分類 | 測定機械 産業用機械 輸送機器 |
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - データ作成（3Dスキャン） |
| 主要３品目 | 3Dプリンタ試作品、RP FA用ワンオフ金属加工部品 治工具 |
|---|---|
| 産業分類 | 治工具 工作機械 産業用機械 |
| イチオシ加工分類 |
1:設計 - データ作成（3Dスキャン） - 3Dプリンター |
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