積層造形における形状計測の改善

出典: Additive Light

国際的な研究者らは、幾何計測における付加製造の役割、および現在の要件と将来の研究の可能性を調査しました。彼らの研究結果は「金属積層造形のための幾何計測学」にまとめられており、研究者らは、DIY ユーザーやガレージワークショップから大規模工場を運営する人々まで、あらゆる製造業界において 3D プリントと積層造形プロセスが今後も及ぼす影響について説明しています。

3D 印刷技術により、より複雑な形状や幾何計測を自由に作成できるようになります。付加製造技術は比較的新しいものですが、すでに大きな影響が現れています。従来の技術が依然として製造業界を支配していますが、付加製造は引き続き大きな可能性を示しています。

「現在、積層造形は、部品製造の分野を特徴づけてきた精密減算技術に関する 1 世紀にわたる研究と同じ成果を達成していません」と研究者らは述べています。「部品の形状を測定する以下の理由は、製造された部品の測定にこれほど多くの労力が費やされる理由を思い出させます。これらはすべて、積層造形によって組み立て工程を回避できる場合が多いにもかかわらず、積層造形テーブルにも当てはまります。」

1972 年の積層造形の例。金属粉末（２）はエネルギー源（７／７ａ）に供給され、ベースプレート（１）から形成された部品（１５）を形成する。

その他の利点は次のとおりです:
1. 製造プロセスのより優れた制御。
2. 生産効率を向上する。
3. 無駄を減らす。
4. エネルギー効率を向上させる。

その一方で、研究者らは、特定された「中程度および高優先度の標準化ギャップ」を次のようにリストアップした。

1. 特定のアプリケーション向けの設計ルールとガイドライン（高）
2.表面処理能力設計ガイド（中）
3. 技術データパケットでは、形状/適合性および適格性の要件 (高) について説明します。

これに加えて、研究者らは、以下の「中程度から高い優先度の標準化ギャップ」を特定しました。
1. アプリケーション固有の設計ルールとガイドライン (高)。
2.表面仕上げ設計ガイド（中）
3. 技術データパッケージ処理フォーム/適合および適格性要件（高）
4. 寸法と許容誤差の要件（高）
5. グリッドなどの加法的なテーブル機能を測定します (中)。
6. 画像の精度に関する合意（中程度）。
7. 内部特徴の寸法測定（中）

検査に関しては、幾何公差が「重要」であり、研究者は AM 設計の内容と既存の標準との比較、格子やセルラー材料などの特徴の存在、カスタムテクスチャや段階的変化した部品について懸念を表明しました。その他の研究努力は、より滑らかな表面を生成し、系統的エラー、閉塞、およびその他の問題を回避するよう努めながら、前処理および後処理によってもたらされるいくつかの課題を解決することに重点を置いています。

ASTMとISOは、積層造形標準の将来の開発のための枠組みに合意した。

「測定時間と測定計画における人間の介入を最小限に抑えながら、対象物のカバレッジを最大化するための研究が進行中です。測定プロセスに人工知能手法を統合することは有望ですが、測定の自動化、汎用性、追跡可能性についてはさらに研究が必要です」と研究者は結論付けています。「明らかに、付加製造のための計測技術とシステムは大きな課題に直面していますが、進歩の余地があります。」

さまざまな軽量コンポーネント設計からの格子構造の例。 (a) は、内部に繰り返し多孔質構造を持つ積層造形部品の断面を示しています。(b) は、複雑な形状 (この場合は民間航空機の部品) に適合する四面体格子を示しています。(c) は、構造健全性監視用の内部ルーティングチャネルを備えたトポロジー最適化部品の構造である格子を示しています。

3D プリンティングと計測は、現在の研究開発の一部よりも複雑に聞こえるかもしれませんが、他の企業は、付加製造プロセスを自社に浸透させ、3D スキャンや過去のプロジェクトの保持、包括的な計測ラボの作成、有効性のさらなる確認などの重要なプロジェクトについて他社と協議することで大きな成功を収めています。

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