3Dプリントを学ぶには？ MITの見解

この投稿は Xiaoxiaoxiong によって 2017-5-13 10:16 に最後に編集されました

製品のプロトタイプ作成はより簡単かつ迅速になり、より優れたソフトウェアツールが付加製造による製造革命を推進しています。エンジニアやデザイナーは、自社が常に最先端の技術を維持できるよう、最新のデザインコンセプトを常に取り入れています。では、3Dプリントの職業教育をどのように実施すればよいのでしょうか?レーザー、力学、シミュレーション、モデリング、材料など、どこから始めればよいでしょうか? MIT の 3D プリンティングキャリア教育コースを見てみましょう。

画像: MIT CSAIL によって印刷されたセンサー部品
MIT の 3D プリンティングキャリア教育は、Wojciech Matusik 教授と Justin Solomon 教授が将来の仕事に必要な 3D プリンティングと設計のスキルを養成する新しいコースです。
今年 6 月に MIT キャンパスで開催されるこの専門コースでは、新しいコンピュータ支援設計ツールの広範な使用について学習します。付加製造技術により、CAD システムで設計された新しい形状を直接作成できるだけでなく、概念設計をスピードアップし、設計の反復プロセスを短縮することもできます。新しい共同クラウドベースの CAD ソフトウェアのトレンドにより、開発と設計をクラウド内で直接実行できるようになります。

画像: マシンビジョンを備えた MIT 複合材料印刷システム

MIT の教授によると、「製造業は大きな変革を遂げている」とのことで、具体的には「大量生産に加えて、現代の製造業はデジタル化とオンデマンド化が進んでいる」とのことです。
MIT の 1 週間の専門教育コースの中心となる内容は、社内コラボレーションシステムの構築方法や、これらのテクニックを実際に使用する方法など、高度な CAD システムです。設計、製造、コストは数十年にわたって「ひとつ屋根の下で」行われており、これら 3 つの関係を理解することが重要です。積層造形においては、これら 3 つの要素の相互影響を考慮することが特に重要です。従来のデザインは実現と製造に数週間から数か月かかります。付加製造サイクルは非常に速いため、設計上の欠陥が一晩で瞬時に特定されることもあります。これらの設計、製造、コストの反復は非常に迅速に行われるため、相互に学習し、設計を最適化する方法論に統合することができます。
MIT のトレーニングでは、さまざまな材料の仮想シミュレーション、自動設計の数値最適化、製造ハードウェアとのインターフェイスの考慮なども強調されました。トレーニングコースは、製造する必要のあるモデルのシミュレーションを含む、さまざまな種類の CAD モデルから始まります。トレーニングコースは、自動車産業、ロボット工学、航空宇宙、防衛、機械工学、製品設計、造船、生体医学工学、製造、修理などの分野のデザイナーを対象としています。
設計サイクルは直線的ではなく、設計の各段階で多くの選択に直面します。設計の反復は、どのパラメータを最適化する必要があるかによって異なります。たとえば、納期が厳しい場合は、製品の高さを低くしたり、マルチビーム処理条件を考慮したり、独自の設計によって後処理手順の必要性を減らしたりする必要があるかもしれません。
積層造形には 2 種類の CAD モデルを考慮する必要があります。1 つは最終的な幾何学的形状で、ベンチマークの決定、処理サイズの許容要件、表面仕上げ要件などが含まれます。同様に重要なもう 1 つの CAD モデルは、3D 印刷装置が識別して処理するためのモデルです。このモデルでは、穴を埋めたり、サポート構造を追加したり、処理許容値を増やしたりすることができます。
さらに、使用される材料と技術に応じて、後処理の手順が異なります。たとえば、電子ビーム溶解 (EBM) では、応力緩和や部品と基板の機械的な分離は必要ありませんが、焼結粉末の一部を除去する必要があります。レーザー粉末床溶融結合 (LPBF) 技術では応力緩和が必要であり、通常はワイヤ EDM またはバンドソー加工によって部品をベースプレートから取り外す必要があります。全金属 3D プリントの熱処理には通常、材料内の空隙と多孔性を減らすための熱間静水圧プレス (HIP) プロセスが含まれます。さらに、一部の材料では、望ましい微細構造要件を達成するために熱処理が必要になる場合があります。
積層造形が加速し、強力な生産技術となるにつれて、ほとんどの設計エンジニアが従来の積層造形教育を受けて育ってきたという明らかなギャップが生じ、この考え方を変えるには多大な努力が必要になるでしょう。いくつかのルールを微調整するだけではなく、教育と実践を完全に進化させます。デザイナーが 3D プリントを通じて創造性と革新性を実現するよう求められる場合、製品の機能要件を満たし、積層造形技術の特性を満たすことを中心に新しいデザインのアイデアを開発する必要があります。
MIT のトレーニングコースは、3D プリント教育の中核要素の 1 つである積層造形のための設計である国内の積層造形トレーニングにインスピレーションを与える可能性があります。設計者は、積層造形は「複雑ではない」ものの、考慮すべき制約がまだ多くあり、コスト、時間、品質の考慮を含む積層造形のガイドラインが必要であることを認識する必要があります。

出典: 3Dサイエンスバレー

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