工業デザインにおける3Dプリント技術の応用

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-9-18 09:53 に最後に編集されました。

工業デザインに携わる人なら誰でも知っているように、製品の外観と構造モデルが完成した後は、一般的には製品校正段階に入ります。前者は製品の美観を確認するためのもので、後者は製品の実現可能性を検証するためのものです。これまでは、CNC工作機械を使用して試作品を作るのが一般的でしたが、科学技術と3Dプリント技術の継続的な発展に伴い、ますます多くの設計会社や企業が3Dプリント技術を使用して試作品を作り始めています。

3D プリントは、デジタルモデルファイルを基に、粉末金属やプラスチックなどの接着可能な材料を使用して層ごとに印刷することでオブジェクトを構築する技術です。 3D プリントは通常、デジタル技術材料プリンターを使用して実現されます。金型製造、工業デザインなどの分野でモデルを作るためによく使われ、その後徐々に一部の製品の直接製造にも使われるようになり、すでにこの技術を使って印刷された部品もあります。この技術は、宝飾品、履物、工業デザイン、建築、エンジニアリングおよび建設 (AEC)、自動車、航空宇宙、歯科および医療業界、教育、地理情報システム、土木工学、砲撃などの分野に応用されています。

（製品は層ごとに積み重ねられています）
印刷工程

1 立体的なデザイン<br /> 3D プリントの設計プロセスは、まずコンピューターモデリングソフトウェアを使用してモデリングを行い、次に構築された 3D モデルを層ごとの断面に「分割」 (つまりスライス) して、プリンターが層ごとに印刷できるようにします。
設計ソフトウェアとプリンター間の連携のための標準ファイル形式は STL ファイル形式です。 STL ファイルは三角形を使用してオブジェクトの表面を近似します。三角形が小さいほど、解像度の高いサーフェスが生成されます。 PLY はスキャンによって 3 次元ファイルを生成するスキャナです。生成される VRML または WRL ファイルは、フルカラー印刷の入力ファイルとしてよく使用されます。

2 スライス工程<br /> プリンターはファイル内の断面情報を読み取り、液体、粉末、またはシート材料を使用してこれらの断面を層ごとに印刷し、さまざまな方法で層を結合して固体を作成します。この技術のユニークな特徴は、ほぼあらゆる形状のオブジェクトを作成できることです。

プリンタで印刷される断面の厚さ（Z 方向）と平面方向の解像度（XY 方向）は、dpi（インチあたりのピクセル数）またはミクロン単位で計算されます。一般的な厚さは 100 ミクロン、つまり 0.1 mm ですが、ObjetConnex シリーズや 3D Systems の ProJet シリーズなどの一部のプリンターでは、16 ミクロンという薄い層を印刷できます。平面方向はレーザープリンタに近い解像度で印刷できます。印刷された「インク滴」の直径は通常 50 ～ 100 ミクロンです。従来の方法でモデルを作成するには、モデルのサイズと複雑さに応じて、通常、数時間から数日かかります。 3D プリント技術を使用すると、プリンターの性能やモデルのサイズと複雑さに応じて、この時間を数時間に短縮できます。

射出成形などの従来の製造技術では、ポリマー製品を低コストで大量に生産できますが、3D プリント技術では、比較的少量の製品をより速く、より柔軟かつ低コストで生産できます。デスクトップサイズの 3D プリンターは、モデルを作成するデザイナーやコンセプト開発チームのニーズを満たすことができます。

3 印刷を終了する<br /> 3D プリンターの解像度は、ほとんどの用途に十分です (曲面は、画像のギザギザのエッジのように粗くなる場合があります)。より高い解像度のオブジェクトを取得するには、次の方法を使用できます。まず、現在の 3D プリンターを使用して少し大きいオブジェクトを印刷し、次に表面を少し磨いて、滑らかな表面を持つ「高解像度」のオブジェクトを取得します。
一部の技術では、複数の材料を同時に印刷できます。一部の技術では、印刷プロセス中にサポート材を使用します。たとえば、逆さまのオブジェクトを印刷する場合は、簡単に取り外せるもの（溶解性材料など）をサポートとして使用する必要があります。

しかし、3Dプリント製品の表面は非常に粗く、望ましい効果が得られず、その後の研磨と表面処理が必要になります。しかし、多くの利点もあります

これらすべての企業は、革新のために 3D プリント技術を利用しています。ランボルギーニは、ストラタシスの Fortus 3D プリントシステムを使用して、ボディ、シャーシ、部品を含む新型アヴェンタドールの 1/6 スケールのプロトタイプを 20 日間で設計、構築、組み立てました。総コストは 3,000 ドルで、従来の製造方法に比べて最大 92% の節約になりました。

アディダスはストラタシスのObjet Connex500を使用して、設計開発プロセスの早い段階で機能テストを実施し、通常であれば12人の技術者が手作業で作成する必要があったスニーカーのプロトタイプを3Dプリントで迅速かつ正確に作成できるようにすることで、真の競争上の優位性を獲得しました。

そのため、3Dプリント技術はさまざまな分野で広く利用されています。

（建設現場での使用）

（衣料分野での使用）

（航空分野での使用）

（工業デザイン分野での利用）
出典: 昭武工業デザインステーション詳しい情報:
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