DMLS®でどのように違うものを作るか？

積層造形ブログ

2021年7月13日｜読書時間4分

現在では、DMLS®金属3Dプリンティング技術が提供するあらゆる利点を念頭に置くことで、新製品の設計はケーキを焼くように簡単になりました！

素晴らしい製品を生み出すレシピ

アディティブ・マニュファクチャリングが提供するあらゆる利点と自由を利用して、私たちがどのようにペンをデザインしたかをお見せします。
すべての材料を組み合わせて素晴らしい製品を印刷するためのレシピをお教えしましょう。

食材：

出発点のアイデア
既成概念にとらわれないチーム
経験
AMプロセスに関する一握りの知識
EOS M 290
EOSチタンTi64をひとつまみ
いくつかの反復ループに対する少しの忍耐（「ケーキ」が食べごろになるまで待つのは容易ではない）

いつものように、膨大な創造性が大いに推奨される。

デザインプロセスの開始

時には、スタート地点が大きな課題となることもある。ケーキと同じ問題だ：たくさんあるケーキの中からどれを選ぶかは簡単ではない。

今回の場合、ペンをデザインするという選択は、同僚との「何気ない」話し合いから生まれた。そのアイデアは、私たちが毎日使う身近なものでありながら、同時にAMプロセスの利点のほとんどを示すことができるもの、たとえばクールなデザインのものを作ると同時に、この素晴らしい技術の限界をさらに押し広げるようなものを作ることでした。

デザイン経験を加える

このペンをデザインする効率的な方法を考えるとき、デザインの自由度を提供するAMが役に立つ。従来の製造の制約を受けることなく、どんなに複雑な形状であっても、ほとんどすべての形状を作り出し、製造することができる可能性は、実際、すべてのデザイナーにとって究極の夢である。バイオニック・デザインは、このコンセプトを表現する完璧な例である。

しかし、このレシピは純粋に設計プロセスであり、最適化技術は実装されていない。

バイオニック・デザインにより、デザイナーやエンジニアは、環境中の自然生物にインスパイアされた構造やオブジェクトを実現することができます。滑らかな形状は、自然が必要な量の材料のみを使用する、よく設計されたプロセスから生まれます。バイオニック・デザインは、アディティブ・デザインのプロセスで広く使用されており、例えば、トポロジー最適化技術と組み合わせることができます。目的は常に、完璧なコンポーネントを作成することです。最小限の材料を使用しながら、すべての要件を満たす。

設計段階で、印刷工程に関する一握りの知識を加える。

ペンは3つの異なる部品から構成されている：キャップと、一度組み立てられるとペンのリフィルハウジングを形成する2つの異なる部品。この3つのパーツのデザインは、印刷の方向に影響される。ペンの形状を考慮すると、縦に印刷するのが最良の選択である。なぜか？建築プラットフォーム上にできるだけ多くのパーツを収めることで、製造コストを下げ、可能な限り最高の表面品質を作り出すためです。そのため、3つのパーツは完全に自立するように設計されており、支持構造は必要ありません。

私たちが直面した主な課題は、インクリフィル・カートリッジの挿入と将来的な交換を可能にするために、部品の機能的統合である "メカニズム "を実装することでした。解決策：両側に軸対称のクラウンを設ける。メリットペン本体の組み立てと取り外しが簡単。こうすることで、空のインクカートリッジを交換することができ、ペン本体にも十分な剛性を持たせることができます。

EOSチタンTi64は、この種の用途に最適な候補です。アルミニウムとほぼ同等の軽量性を持ちながら、剛性という点ではステンレス鋼とほぼ同じ性能を発揮します。5回の設計ループを経て、最終的なロックシステムが完成した。EOS Ti64パフォーマンス（30μm）プロセスの高精細度により、表面間の完璧なマッチングと部品の強固な接続が可能になりました。さらに、このプロセスの高精細性により、ロゴやその他の種類のパーソナライズ（例えば、所有者の名前や特別なイベントの名前など）を実装することができます。

設計が完了したら、次のステップは印刷プロセス用のデータを準備することです。DMLS®プロセスでは、パーツを造形プラットフォームに固定するための最小限の支持構造が必要です。サポート構造は、印刷プロセスを成功させるために必要なことが多い。しかし、それはより多くの材料を使用し、印刷と後処理にかかる時間を長くすることにつながります。さらに、それらが接続される表面は、最終的な品質の点で不利になる。しかし、パーツをプラットフォームと強固に接続することは不可欠である。これにより、複数回の露光段階で発生するすべての熱を放散させることができる。

そこで私たちは、「プロップ・サポート」と呼ばれる、これらのパーツのための特別なサポートを開発することを思いつきました。薄いシェル状の材料がわずかな隙間とともに形成され、この隙間によって支柱はプラットフォームと強固に連結されます。非常に薄いパウダー層が支柱サポートとパーツを分離し、高い表面品質を保証する。もちろん、完璧な支柱サポート形状、適切なオフセット距離、適切な印刷パラメーターを見つけるために、EOSPRINTを使ってDoE（実験計画法）を実施しました。

次のステップはプロセスシミュレーションです。Additive WorksのAmphyon ©のようなソフトウェアのおかげで、印刷プロセスのプレビューが可能です。こうすることで、潜在的な不具合や歪みを回避し、最終的な品質を確保することができます。