3Dプリンターを購入しても利益が出ない3つの理由

2020 年までに、積層造形は、ますます多くの分野で生産に使用できる成熟した技術になりました。過去 10 年間で、テクノロジーの誇大宣伝サイクルの全プロセスが完了し、ついに生産性のピークに達しました。
Pankl Racing Systems のカスタムフィクスチャシステムは Formlabs の技術を使用して製造されています。3D 印刷技術は最近進歩していますが、多くの 3D プリンター所有者は、まだ思ったほど利益を上げていません。

最も大きな理由の 1 つは、機器の使用率が低いこと、つまり機器を十分な頻度で使用していないことです。活用不足の原因としては、アプリケーションの不足や技術の不十分さ、さらには積層造形に関する社内設計スキルの深刻な不足などが挙げられます。設計者やエンジニアが積層造形をいつどのように使用するかを知らないと、品質の悪い高価な部品が作られてしまう可能性があります。

さらに、積層造形で収益を上げるのが難しい理由は 3 つあります。

1. 積層造形プロセスは依然として誤解されている

3D プリント機器メーカーは、より効率と性能に優れた産業用 3D プリント機器を次々と発売していますが、ユーザーが積層造形プロセスの基礎を熟知していないと、部品設計は 3D プリント設計(DFAM、積層造形向け設計)に真に最適化されることはありません。

たとえば、DLP および FDM 3D プリントは、年々高速化と材料品質の向上が進んでいます。しかし、どちらの手法でもサポート材の必要性は解消できません。サポート材をなくすことを目標に部品を再設計することで、Blueprint のエンジニアは、新しい設計を元のコストのわずか 33% で製造することができました。パフォーマンスに違いはありませんが、3D プリント設計の最適化に関する簡単な知識があれば、はるかに速く生産できます。

自立構造の設計は、時間と材料の消費を削減する方法の 1 つにすぎず、DLP、FDM、DMLS、ステレオリソグラフィーなど、多くのテクノロジーで実行できます。

多くの 3D 印刷サービスプロバイダーは、マシンの投資収益率が低いこと、印刷の失敗が頻繁に発生していること、サポート材料や余分な粉末を除去するのが難しいことに気づいています。また、3D 印刷技術の欠点について人々が不満を漏らしているのも耳にします。

2. 追加の設計ソフトウェアが利用できない

複雑な幾何学的形状のデザインは、コンセプトデザイン、ビデオゲームデザイン、イラストレーションといったデジタルアートの世界にそのルーツがあります。これらの設計を作成するために使用されるソフトウェアとエンジニアは、部品の製造に使用されるエンジニアリング CAD ソフトウェアとはまったく異なります。付加製造は、従来の製造設計プロセスの限界を打ち破り、最適な設計に製造可能性をもたらす新しい設計パラダイムを導入します。

△ブガッティの位相最適化ブレーキキャリパーのような最適化された設計には、新世代の設計ソフトウェアが必要です。

このギャップを埋めるために、多くのソフトウェア企業が幾何学的に製造可能な部品の設計という課題に取り組んでいます。以下に、これらの製品の例と現在の制限をいくつか示します。

Autodesk Generative Design は、アンカーフィーチャを接続するためのジオメトリを生成するシンプルなツールです。現在に至るまで、100% 製造可能な設計はまだ実現されておらず、生成された結果に基づいて出力を調整するか、完全に再設計する必要があります。

Materialize 3-Matic は、部品の軽量化からデジタルテクスチャリングまで、さまざまな 3D プリント設計最適化モジュールを提供します。使用プロセスは複雑になる可能性があり、出力メッシュファイルの製造可能性とファイルの整合性に関係するため、注意が必要です。

nTopology の nTop は、生成的に設計された形状とわかりやすい幾何学的パターンを組み合わせた、将来有望な新しいソフトウェアです。これはかなり新しいソフトウェアであり、広く採用されるかどうかはまだテストされていません。

ユーザーは、完璧な設計ソフトウェアは存在しないという事実を受け入れ、価値を生み出すために必要なソフトウェアの種類と使用方法を選択することに注力する必要があります。

3. 付加製造の考え方がない

製品のライフサイクルの初期段階で付加製造を導入しない限り、大きな価値は生まれません。すべての部門の賛同を得てプロジェクトの開始時から付加的な思考を組み込まなければ、必要な CAD データ、要件分析、または設計リソースが利用できず、失敗や無駄な労力につながる可能性があります。

プロトタイプ作成のための積層造形を考えるとき、設計者は製品開発のあらゆる段階で、すべての部品を 2 回 (テスト用に 1 回、使用用に 1 回) 3D プリントする必要があると想定して、積層造形の「アジャイル」な性質を受け入れる必要があります。

固定具や工具の場合、積層造形は高価すぎる、または壊れやすいと見なされることがよくあります。補助部品を追加し、強度を高め、材料の使用量を減らすことは、設計性能と経済性を向上させる方法です。

積層造形について考える場合、3D プリント部品の設計では、機能性 (表面品質、機械的負荷、経済性など) の確保と目標 (重量の削減、コストの削減、機能の向上) という 2 つの要素を重視する必要があります。設計者は、従来の製造上の仮定を捨てて、これら 2 つの考慮事項からやり直す必要があります。

3Dプリンティングには、複数の分野にわたる新たな考え方とコラボレーションが必要

従来の製造方法では設計者が製造可能性に制限されますが、積層造形の柔軟性により設計者はこれまでにない方法で自由になります。また、3D プリントによって製造プロセスの制御がエンジニアに移行しますが、無駄 (時間、材料、反復のいずれにおいても) が発生するため、設計者が困惑する可能性があります。
そのため、期待されるメリットを実現するには、3D プリントの最適化設計スキルが非常に重要です。

出典: 3dprint

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