ヘキサゴンはソフトウェアを使用して3Dプリント結果の品質を管理します

一般的に 3D プリント技術として知られる付加製造技術は、製造分野において生産コストの削減、プロセスの簡素化、製品生産サイクルの短縮を実現します。現在、積層造形は製品の外観設計やプロセス支援による間接製造だけでなく、各種部品の直接製造にも応用され、航空宇宙、医療機器、自動車製造、射出成形金型などの分野でも活用されています。

積層造形アプリケーション分野 Hexagon の付加製造ソリューションは、「印刷効果」の制御に重点を置き、複雑な部品構造を正確に予測して処理し、「印刷された部品」の 1 回限りの成功を保証し、付加製造の精度を保護します。

航空機の「印刷」部品の精密テスト
- 課題: 残留応力と変形のテストは費用がかかり、時間がかかります 航空機製造における小ロットおよび多様な注文要件に応えて、付加製造は顧客のニーズを満たすための重要な技術推進力となっています。世界最大級の防衛企業のひとつである BAE Systems は、積層造形技術を使用して部品を製造する際に、残留応力と変形の課題に直面していました。場合によっては、部品が正しく「印刷」されるまでに 5 ～ 6 回のビルドテストを完了する必要があり、非常にコストがかかり、時間がかかりました。

- 解決策 Hexagon の MSC ソフトウェアソリューション Simufact Additive を使用すると、部品構造の設計、製造パラメータ、積層成形方向、サポート構造などを評価できるため、部品の積層造形の実現可能性を迅速に評価し、製造プロセス中の部品の過度な変形や残留応力による破損の問題を解決し、各コンポーネントのビルドテスト回数を 2 回に削減できます。同時に、モデルを構築する前に、シミュレーションソフトウェアを使用して最適な構築方向とサポート戦略を取得できるため、最初の反復ステップでコンポーネントの歪みを 70% 以上削減でき、積層造形の精度と製造効率が大幅に向上します。

レーシングカーのベアリングシートのワンタイム「印刷」
- 課題: 部品の著しい変形とコンポーネントとサポート構造の分離 軽量化は自動車業界における変化のトレンドであり、このトレンドはレースの世界ではさらに顕著です。この目的のために、ドイツのグリーンチームは、元々アルミニウムで作られていたベアリングシートを再設計して自動車の性能を向上させることを望み、金属積層造形における世界的リーダーの1つであるレニショーに連絡を取りました。

しかし、ベアリングシートのような複雑な構造を正確に処理して印刷することも非常に困難です。他の熱分析プロセスと同様に、多くのプロセスパラメータ（堆積速度、熱源、粉末層の厚さなど）が印刷された部品の品質に影響し、部品の大きな変形やコンポーネントとサポート構造の分離を引き起こします。

- 解決策 Hexagon の Simufact Additive ソフトウェアは、製造プロセスにおける固有ひずみ (塑性ひずみ、熱ひずみ、クリープひずみ、相変化ひずみなど) をマクロ的に解析するマクロスケールの手法である固有ひずみ法を提供します。同時に、ユーザーはソフトウェア独自のモジュールを通じて、固有ひずみを迅速に調整できます。さらに、ベアリングシートの内側領域で発生する変形を補正するために、ベアリングシートの内壁に 4 つのインサートが追加され、それに応じて Simufact Additive を使用して新しいサポート構造が作成され、円筒度が大幅に向上し、変形の制御が大幅に改善されました。

複合材料の反りを防ぐ
- 課題: 材料の異方性により印刷部品が反る

複合材料の 3D プリントでは、材料を層ごとに堆積させることで複雑な熱負荷、隣接する粒子または層間の収縮差などが生じ、材料自体が異方性挙動を生成し、最終的に部品の精度に影響を与えます。 3Dプリントの「一度限りの」成功を最大限にするためには、設計デジタルモデル、処理プロセス、それに続く構造解析において、一連のシミュレーション予測が必要です。閉ループ順列と組み合わせの解析と調整を通じて、部品の反り変形を軽減し、最適な設計パラメータを見つけることができます。

Digimat-AM ソフトウェアで形状補正を行った後の反り予測左: 印刷された部品 (赤) と設計された部品 (緑) の重ね合わせ右: 最大偏差が 0.1 mm 未満の測定モデル

- 解決策 Hexagon の Digimat ソフトウェアチームは、お客様と緊密に連携して、プリンター内部の熱交換 (伝導、対流、放射) を考慮しながら、完全な熱機械結合解析方法を使用して印刷された材料によって引き起こされる反りを決定します。また、微細構造の機械解析を使用して印刷プロセスによって生成される反りを予測し、プロセスパラメータが印刷品質と部品の忠実度に与える影響をコストなしで迅速に調査し、反りを最小限に抑え、時間と材料を節約し、製造プロセスを最適化します。

現在、Hexagon の技術は自動車、航空宇宙、複合材料加工などの分野で多くの有名ブランドに採用されており、「付加製造品質管理」の専用名刺を作成しています。

出典: ヘキサゴン

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