3Dプリントと射出成形の関係についてついに真実を語る人が現れる

出典: 3Dプリンティングビジネス情報

世界の 3D プリント市場は過去 6 年間で 2 倍以上に拡大しました。アナリストらは、この業界は2020年までに31億ドルの価値に達すると予測している。比較すると、世界のプラスチック成形市場は2023年までに6,900億ドルに達すると予想されています。

最近、住友デマーグの英国マネージングディレクターであるナイジェル・フラワーズ氏は、「3Dプリンティングが従来の製造技術（成形、鍛造、鋳造、さらには減算型CNC製造を含む）を覆すという考えは、単に人騒がせだ」と述べ、反対意見を表明した。

1規模の経済性 「現在、3D プリントはプラスチックの精密部品を大量生産するにはスピードもコスト効率も十分ではありません」とフラワーズ氏は言う。「3D プリントは試作や少量のカスタム部品の生産には有益です。」

医療分野ではここ数年、3D プリントを活用して、カスタマイズされた義肢、インプラント、人工股関節、補聴器、さらには義歯の製造に成功しています。これらの機能部品の場合、金型製作のコストがかかることから、射出成形は経済的に実現可能ではありません。

同様に、航空宇宙メーカーは、コンポーネントをアップグレードし、メンテナンス、修理、オーバーホール (MRO) 用の交換部品を作成するために 3D プリントを採用しています。エアバスのレポートでは、MRO 支出は今後 20 年間で倍増し、年間 1,200 億ドルを超えると予測されています。 3D プリントは、リードタイムが長い航空機部品、複雑なサプライチェーン、または旧式の部品に対して柔軟なオプションを提供します。

フラワーズ氏はさらにこう付け加えた。「量産が進むと、射出成形の転換点は比較的早く訪れます。」通常、電子ハウジングを製造する大規模な試作機の ROI は 10,000 個と見積もられています。 ”

2 影響
3D プリントの持続可能性の信頼性は不確かな場合が多いです。地元での印刷は配送コストを節約できると主張する支持者もいるが、実際の環境影響を測定するのはより複雑である。「今日の射出成形機、特に全電動システムは、エネルギー消費を削減し続けています」とフラワーズ氏は説明します。「たとえば、最新の住友DEMAG IntElectシリーズは家庭用のケトルと同じ量のエネルギーを使用します。また、一部の3Dプリントプロセスでは、射出成形機よりも50～100倍多くのエネルギーを使用します。」

多くの人は、3D プリントは材料の無駄が少ないと考えています。しかし、複数のバージョンの印刷を伴う可能性のあるラピッドプロトタイピング開発サイクルでは、無駄が依然として多くなります。さらに、印刷部品の 3D 印刷は、さまざまな材料の混合、粉砕、リサイクルのために困難になる可能性があります。

プラスチック成形では、許容範囲内にあり、ポリマーの分子量が損なわれず、仕様を満たすリグラインドブレンドを提供すると、このブレンド (通常、純粋なポリマーに対して 10% のリグラインド) を機械で実行できます。それでも、金型は、特に元の材料のわずかな変化でも収縮に影響を与えたり、バリが発生したり、外観が変わったりする可能性がある精密部品では、再粉砕プラスチックを使用する際には注意して使用する必要があります。

ただし、積層造形は、生産が終了した古い金型部品を印刷することで、製品の寿命を延ばすのに役立ちます。また、これまで不可能と思われていた複雑な形状や特徴を持つ部品の製造も可能になります。

3リアルタイム製造 外科用心臓弁などの個々の部品を印刷するには時間がかかるため、これをリアルタイム製造と定義できるかどうかは疑問です。代わりに、多数の射出成形機を配備し、接続してデータを収集して速度と規模を実現するスマートファクトリーが最も革新的な例となる可能性があります。特に、在庫レベルに基づいて生産スケジュールを自動的に調整できる場合はそうです。

「緊張と不安定な貿易政策の時代において、多くのメーカーは、輸入に頼るのではなく、部品を地元で生産できるため、再成形計画を強化し、国内の成形サプライヤーに頼らざるを得ませんでした。主な根拠は、部品の納期を早め、ビジネスを確保し、部品の注文に依存する顧客を安心させることです。花は言った。

4再現性大量生産の場合、再現性は必須です。今日の射出成形機は、厳しい公差と高い外観処理を備えた高品質の部品を、数千回から数百万回連続して一貫して提供します。

5品質 重要な寸法や機械的特性要件のない短期生産の汎用部品の場合、積層造形によって機能的な部品を製造できます。ただし、部品は層状に印刷されるため、ほとんどの 3D コンポーネントでは、滑らかな表面仕上げを実現するために後処理作業が必要になります。これにより、全体的な処理時間が増加し、コストも増加します。

射出成形では、金型ツールを使用して仕上げと表面の質感を作成できます。成形後、部品は、ガス抜き、樹脂がにじんだ場合の余分な材料の除去、場合によっては刻印や装飾などの追加の製造後仕上げが必要になる場合があります。ただし、これらのプロセスは成形セル内で自動化されることがよくあります。

6トレーサビリティ 3D プリント部品のトレーサビリティは、航空宇宙や医療などの業界にとって重要な問題です。偽造と知的財産の保護ももう一つの重要な問題です。この問題を解決するには、ソフトウェアとハードウェアを完全に接続し、3D プリントのサプライチェーンを完全に透明化する必要があります。開発はまだ初期段階ですが、QR コードの印刷やコンポーネントへのデジタルファイルの埋め込みなどが含まれます。

射出成形のトレーサビリティはさらに進んでおり、ほとんどの機械サプライヤーが安全なデータキャプチャと文書化を提供しています。最近、住友（SHI）DEMAGは、各成形部品に固有のデバイス識別子（UDI）が付与され、すべての処理データが製造実行システム（MES）によって安全に保存されるインモールドデコレーション（IMD）セルを開発しました。

7 強さ 強度と耐久性は使用される材料によって異なります。 3D プリンターは部品を層状に作成します。 2D の輪郭は強力かもしれないが、PET 層間の結合は、すでに形成された部品の固体品質に匹敵するものではないとフラワーズ氏は述べた。

8 時間と場所 最後に、フラワーズ氏はテクノロジーとテクニックの両方に余地があると強調しました。「3D プリントは反復設計に最適で、金型メーカーが新しいコンセプトをテストしたり、金型のプロトタイプを作成したりするために 3D プリントを使用するケースが増えています。代わりに、それぞれに独自の利点があることを認識し、お互いを促進し合う必要があります。そうすれば、イノベーションのレベルは加速し続けるでしょう。」

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