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長良の落陽。

金属積層造形のデメリットを解決する方法

金属積層造形のデメリットを解決できれば、より優れた造形物を製造できます。
そこで、金属積層造形のデメリットを解決する方法を解説します。
従来製法では製造困難な新部品製造に活用する
鋳造法や切削加工などの従来製法で製作可能な部品で、今後も安定的に入手できる部品に積層造形を適用しても、
多くの場合でコスト高になるのみで、メリットが得られません(工程数減や供給者断絶対応など、他の目的がある場合は別です)。
金属積層造形の設計自由度が高い特徴や分散生産が可能でかつ製造数量の増減に柔軟に対応できる特徴を武器に、
新部品製作の検討がよりメリットを享受しやすいでしょう。
また、金属積層造形でしか得られない材料特性もあります。材質自体の性能を高めると、部品特性の向上も見込めます。
少量の製作に活用する
金属積層造形は、大量生産に向かない代わりに少量の製作を容易に行えます。
また、少量でもシンプルな形状であれば、従来製法のほうがコストを抑制できるかもしれません。
しかし、形状が複雑になるほど、積層造形の方が低コストになる可能性が有ります。
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インナーロータ型ブラシレスDCモータのデメリット

インナーロータ型のブラシレスDCモータは、外側に巻線(コイル)を配したステータ(固定子)があり、内側の、永久磁石を取り付けたロータ(回転子)が回転する構造です。
外径が小さいほど慣性が発生しにくいため、アウターロータ型に比べると回転軸における慣性モーメントが小さくなります。回転を始めた直後の立ち上がり特性や停止特性には優れているものの大きなトルクは出しにくくなります。
また、同じトルク特性でモータを小型化するためには、小さい磁石を採用したまま強力な磁束密度を作らなければなりません。磁石の強度、耐久性、接着強度が不十分であれば高速回転時に回転子の遠心力で磁石が破損する恐れがあり、高性能な磁石が必要です。
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FDM方式・光造形方式それぞれでできる造形物の違い

造形物のサイズ
まず、造形できるサイズに違いがあります。光造形方式では、一般的にトレイの中にレジンを入れてその中にプラットフォームが降りてきて層を作っていきます。そのため、レーザーや光で照射して造形物が重くなると脱落することがあるので、あまり大きいものは製作することができません。
それに対して、FDM方式では、ヘッドからフィラメントをプラットフォームの積み上げていって製作するため、光造形方式と比べ、大きいものや重いものも製作することができます。
造形物の形状
次に、造形できる形状に違いがあります。
先述した通り、FDM方式と光造形方式では使用する素材が違うため造形できる形状に違いが生まれてきます。
具体的には、FDM方式では、水溶性のフィラメントや軟性や弾性の高い素材を使用することができるため、比較的自由な形状の造形物を製作することができます。
造形物のカラー
さらにFDM方式と光造形方式では、素材の違いによって造形物の色にも違いが生まれます。
フィラメントはレジンと比較して、カラーバリエーションも多いことや、フィラメント同士を織り交ぜることができることから、様々な色で造形することができるので表現の幅が広がります。
造形物の強度
また、FDM方式と光造形方式では、FDM方式で造形した方がより強度の強い造形物を製作することができます。
その理由としては、FDM方式の素材であるフィラメントは、ナイロン(PA)やポリカーボネート(PC)などの材質を混合させることによって、強度を上げることができます。
それに対して光造形方式の素材のレジンは、一般的に油性のもの多いため強度が付加することができません。
造形物の強度についても、FDM方式で造形した方が優れたものを作ることができます。
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サポート材を付ける場合の課題と解決策

3Dプリンターのサポート材の付け方をご紹介しました。しかし、利用用途を間違えてしまうと、材料費のコストが上がったり造形時間がかかったりなどの課題が出てきます。
そのため、どのような課題が生じるのか?解決策は何かあるのか?を学んでおきましょう。ここでは、サポート材を付ける場合の課題と解決策をご紹介します。
サポート材の材料費が必要になる
サポート材は安価ではありません。サポート材を使用するほど原価が上がります。そのため、造形物のコストを削減したい方はサポート材の使用量を抑える工夫が必要になります。
解決策:印刷方向や角度を変える
モデルの印刷方向や角度を変更すれば、サポート材の使用量を最小限に抑えられます。例えば、T字型のモデルを180度回転させて出力させれば、底面だけにサポート材を使用するだけで済みます。
通常の向きで出力するより使用量が抑えられ、モデルの形状も安定するため、どのような向きで出力すべきかを考えてみてください。
サポート材の印刷時間がかかる
モデルとサポート材を押出ノズルから出力します。そのため、サポート材を使用するほど印刷時間は長くなります。プリント時間が長くなると生産性が落ちてしまうので注意しなければいけません。
解決策:密度を調整する
サポート材の充填率を調整すれば、プリント時間が短縮できます。
充填率とはサポート材の中身のことで、0%に近いほど内部が空洞となります。空洞になるとサポート力が落ちますが、プリント速度が上がります。そのため、強度と速度のバランスをとって調整しましょう。
サポート材を使用した場合、モデルの後処理に時間がかかります。例えば、モデルとサポート材が密着している場合は、工具を使用して取り除かなければいけません。また、取り除いた後にモデルの表面をキレイに磨く必要があるなど、後処理に時間がかかります。
解決策:特殊な材料を選ぶ
専用サポート材を使用すれば、後処理の時間が大幅に短縮できます。手で簡単に剥がせたり、水溶液で解かせたりなど高性能な商品が続々と登場しており、これらを使用することで後処理の時間を大幅に短縮できます。
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ジュエリー作りのための光造形3Dプリンターの選び方

光造形3Dプリンターでジュエリー作りをしたい方は、慎重に機種選びをしてください。その理由は、どの機種を選ぶかで、ものづくりの成否が決まるからです。
ジュエリーの精度が悪かったり、操作方法が分からずに機種が使いこなせなかったりという失敗を防ぐため、光造形3Dプリンターの選び方について把握しておきましょう。
1.造形精度
高品質なジュエリーを作るために、光造形3Dプリンターの造形精度を確認しましょう。微細で滑らかな高品質のジュエリーを作れなければ商品化はできません。自分で身に付けるジュエリーでも満足しにくいでしょう。
このような失敗を防止するために、細かい積層ピッチ(造形を積み上げていく間隔)による造形ができる光造形3Dプリンターを選んでください。
2.造形スピード
ジュエリー作りでビジネス展開を検討している方は、光造形3Dプリンターの造形スピードを確認しましょう。印刷時間を短縮して造形スピードを上げれば大量生産ができます。
具体的に説明すると、造形スピード10mm/hと30mm/hの製品を比較すると印刷速度は3倍程度変わってくるため、リードタイムの短縮を実現したい方は造形スピードで機種を比較してみてください。
3.操作性
光造形3Dプリンター購入で失敗したくない方は、機種の操作性を確かめてみましょう。操作性の優れた3Dプリンターを購入すれば、造形段階の便利さが格段に上がります。具体的に説明すると、完全日本語対応のソフトウェアが付いている機種や印刷前の設定が簡単にできる機種がおすすめです。
また、Wi-Fiや無線LAN、USBメモリで3Dデータを機種に転送できる機種を選べば、PCに不具合が出た場合でも3Dプリンターだけでジュエリー作りが楽しめます。そのため、3Dデータの転送方法も確認しておくことをおすすめします。
4.メンテナンス性
光造形3Dプリンターを安心・安全に使用するために機種のメンテナンス性を確認しておきましょう。その理由は、光造形3Dプリンターは精密機器であるため、精度の高いジュエリーを作り続けたい場合は定期的なメンテナンスをする必要があるからです。
レジントレイが取りやすく掃除が行いやすい光造形3Dプリンターをおすすめします。また、トラブルが起きた際を見据えて取り扱い説明書がある製品やサポート体制が優れた製品を選ぶと安心です。
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