3Dプリンタの有用性と活用用途

いまも広がる3Dプリンタの活用用途

デザイン・設計・商談 デザイナーやエンジニアが機能要求に対して確認を図面上で行っていましたが、3次元CADから3Dプリンタで短期間に実際の製品形状モデルが起こせるようになり、開発製品のレビューだけでなく実際の機能を考慮した造形モデルを商談などに持ち込みながら説明ができ顧客との確認がスムーズに行えるため活用の場が広がっています。

試作・機能確認 3Dプリンタは以前より試作に用いられることが主流でした。機能設計の検証や部品組み付けの問題点の確認するため外部委託やにハンドメイドでの作成もされることが多く費用も掛かり、特殊技術を持った人財が企業な会社も少なくありませんでした。しかし、3Dプリンタの活用により「短期」「安価」容易に試作品を作成できるため数多くの企業で利用されています。

金型試作・治具作製 金型を製作する前段階で図面では伝わり辛い形状を立体的に確認が行えるため、金型作製の手戻りが最小限で済むことから金型試作にも3Dプリンタを活用されるケースが増えています。
また、製品を生産する際に必要な治具を3Dプリンタで内作することで、工場稼働までのスケジュール短期化や生産当初の作業改善が柔軟に行え、生産数のロスも最小限に抑えられます。

製品製造・部品製造 材料の制限や制度の面ですべてに対応をすることは難しいものの、3Dプリンタは材料を積層することで造形物を形成するため通常の加工に比べて完成形状に対しての制限が比較的少ないといえます。形状や加工手順が複雑なものを簡単に製作が可能です。
たとえば、3D図面で製品内部に必要な部品を宙に浮いた状態で表現することで、3Dプリンタがサポート材を使用して形成してくれるため部品ごとに製造する必要と組み込みの作業工程を簡略化でき、生産効率を上げることができます。

 

3Dプリンタの種類(造形方法)

熱溶解積層法
FDM : Fused Deposition Modeling
 熱で溶かした繊維状の樹脂と、土台の役割をするサポート材の2つの材料をヘッドから押し出しながら積層する方法です。製品と同じ樹脂や耐久性の高い樹脂を使うことにより、実製品とすることが可能で、治具や部品としても活用されています。
インクジェット法  液状の紫外線硬化樹脂を噴射して、それに赤外線を照射することで硬化させながら積層する方法です。また、PolyJetプリンティングでは液体フォトポリマーの液滴を噴射し、UVライトで硬化させることにより、さまざまな「材質」「カラー」の組み合せによる複合加工が可能です。
粉末焼結法
SLS : Selective Laser Sintering
 粉末状の素材を層状に敷き詰め、高出力レーザー光線をあて直接焼結させる方法です。ナイロンなどの樹脂系材料から銅・ニッケル・チタンなどの金属系の材料も使用できます。造形物に耐久性がありデザイン試作や機能モデルとして活用されています。
光造形法
SLA : Stereo Lithography Apparatus

 紫外線を照射することで硬化する液体樹脂「光硬化性樹脂」を満たした層に紫外線レーザーを照射し層を造り、積層する方法する方法です。
日本人によって発明された技術で、3Dプリンタの中でもっとも古い方式です。