製品設計とプロトタイプ開発における3Dプリントの応用

出典: Flashforge

近年、製品設計やプロトタイプ開発における 3D プリントの傾向がますます顕著になってきています。私たちがよく知っている工業用包装、自動車、照明、航空宇宙製造などの分野で、3D プリンティングが多かれ少なかれ目にされています。産業応用が深まり続けるにつれて、3Dプリントの応用は間違いなくこれに限定されなくなります。Lu Bingheng教授は、「将来、3Dプリント業界は徐々にあらゆる分野の製品開発の強力なツールになるでしょう」と述べました。

製品設計およびプロトタイプ開発における Dreamer NX 3D プリントの用途には、一般的に次の 2 種類があります。
1. プロトタイプの設計、開発、検証
2. 3Dプリント部品の応用

1プロトタイプの設計、開発、検証
3D プリント業界の台頭により、多くの設計者や生産者が、従来の工業製品の製造プロセスに代えて 3D プリントを使用することを選択し始めました。 3D プリントが設計者や製造業者に受け入れられ、好まれる理由は、当然のことながら、コストと時間の節約と切り離せないものです。

製品は、最初の構想、設計、開発、テストから最終生産まで、数え切れないほどのテストを経る必要があります。従来の試作品製造と金型製作では、シェブロンボードのレーザー彫刻、CNC 加工などの方法が利用されていましたが、サイクルが比較的長く、製造プロセス中に多くの廃棄物が発生していました。プロセスが複雑になると、製造プロセスが技術的に難しくなり、時間がかかります。

3D プリント技術は、治具設計や金型を考慮することなく、1 回限りの成形を実現できます。プロセスの観点から、より複雑な構造形状を完成させ、材料コストを節約し、サイクルを短縮し、製品をより早く市場に投入できます。最も重要なのは、小ロットのパーソナライズされたカスタマイズされた製品に適していることです。

（ドアハンドル3Dプリント試作品）
（ランプシェード 3D プリントプロトタイプ）
2 3Dプリント部品の応用<br /> 多くの製品開発・設計においては、部品の設計・開発時に 3D プリントを直接採用する、つまり、生産時に 3D プリントされた部品が製品に直接使用されるソリューションもあります。 3D プリントが一般的に検討される部品は、耐荷重要件が低い部品、複雑なオリジナル設計構造、特殊な機能要件、または従来の装置では完成できない大きなサイズの部品です。

多くのデザイナーとコミュニケーションをとる中で、多くの場合、開発と設計では製造コスト、重量の問題、研究開発と生産サイクルを考慮する必要があることがわかりました。このとき、3Dプリントが最良の選択になります。例えば、国産の民間航空機C919には、3Dプリントされたチタン合金部品が28個搭載されており、C919の前部胴体と中部胴体および後部胴体の搭乗ドア、サービスドア、前後貨物ドアに使用され、胴体の軽量化のニーズを実現しています。

(C919 3Dプリント部品)
金属印刷や光硬化印刷に加えて、FDM の産業開発もトレンドになるでしょう。FDM は精度と支持力に若干の制限がありますが、現在多くの設計者が設計開発に使用しており、特に大学の実験で使用されています。例えば、西安交通大学ロボットチームは、ロボットの設計に3Dプリントされた特殊な形状の補助部品を大量に使用しました。

（西安交通大学ロボットの3Dプリント部品の応用↑↑↑）
浙江大学のHello Worldチームは、ドローンロボットの接続構造と榴散弾装置にも3Dプリント部品を使用し、生産コストを節約し、重量を軽減しました。

(浙江大学Hello Worldチームによる3Dプリントパーツの応用↑↑↑)
3D プリント技術の応用は、従来の製造プロセスで直面していたいくつかの技術的な問題を解決するのに役立ちました。テストであれ直接使用であれ、3D プリントは新しい補助手段として、製品開発プロセスを効果的に最適化します。

3Dプリントが製品開発と応用において大きな進歩を遂げてきたことは否定できませんが、多くの分野では依然として材料特性による制限があります。しかし、探求と研究を続けることで、3Dプリントの精度と強度がさらに向上し、より多くの材料が開発され、製品設計とプロトタイプ開発における3Dプリントの応用がますます深まると信じています。

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