米国の3Dプリント標準化ロードマップで明らかになった現在の設計上の26の欠陥

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-3-6 10:04 に最後に編集されました。

2017年3月3日、南極熊は「米国3Dプリント標準化ロードマップ」最終版.PDFがリリースされたと報じた。標準化は業界の健全な発展に積極的な役割を果たし、上流と下流の産業チェーン間のコミュニケーションを円滑にするだけでなく、企業が段階的に競争する方法を刺激することもできます。アメリカ積層造形イノベーションセンター（America Makes）は、積層造形の技術開発と応用変革を積極的に推進しています。この点では、上流から中流、下流、ユーザーエンドに至るまで、業界エコシステム全体を招き、ニーズや欠点について一緒に議論しています。市場の需要が、さまざまな標準やポリシーを策定する基礎となっていると言えます。

次に、アメリカ積層造形イノベーションセンター（America Makes）とアメリカ規格協会が最近発表した積層造形標準化ロードマップで議論されている、積層造形業界が現在直面している 26 の設計上の欠陥を見て、大規模な標準化に向けた彼らのビジョンを体験してみましょう。

ギャップ 1 意思決定サポート: 付加製造と減算製造 現時点では、部品を製造する際に積層造形と切削造形のどちらがより有利であるかを判断するための基準が存在しません。

ギャップ 2 意思決定サポート: 付加プロセス 現在、さまざまな 3D 印刷技術の長所と短所を詳細に特徴付ける標準が不足しており、設計者がどの 3D 印刷技術を採用すべきかを判断することが困難になっています。 ASTMとISOは、積層造形用の新しいガイドWK38342を開発中です。ただし、これに加えて、各処理要件に対応するより詳細なプロセス標準が必要です。

ギャップ3の特定のプロセス設計ガイドライン
ASTM と ISO は、PBF テクノロジー向けの特定のプロセス設計ガイドラインを開発しました。プロセス設計ガイドラインが欠如しているテクノロジが他に 6 つあります。

Gap 4 アプリケーション固有の設計ガイドライン 特定の積層造形アプリケーション領域で技術が比較的成熟している場合は、最適な処理技術を文書化する必要があります。

Gap 5 カスタマイズガイド 異なるメーカーの機器では結果が異なる場合がありますが、プロセスとアプリケーション間のガイドラインは参考になります。ただし、個々の要件を満たすためにパラメータを調整および指定する方法を理解するには、追加のガイダンスが必要です。

ギャップ 6 ソフトウェアエンジニアリング、機械可読ガイドライン
ASTM 委員会 F42 は、積層造形のための設計ルールの原則 WK54856 の開発をサポートしています。

Gap 7 の新しい表面処理機能 新しい表面処理プロセスを詳細に説明する設計ガイドが必要です。

Gap 8 機器容量レポート 製造の柔軟性を判断するには、設備の消費量と容量を記録する標準が必要です。

Gap 9 積層造形シミュレーションベンチマークコード/部品要件 部品要件とプロセスシミュレーションツール間の相互検証を含む、特定のプロセス用の AM ベンチマークモデルが必要です。

Gap 10は組み立てられるように設計されています 製造および組み立てのための設計 (DFMA) では、さまざまなパラメータ設定の組み合わせを通じて、サポート部品の複雑さ、除去時間、後処理の複雑さ、製造時間、品質を考慮する必要があります。

ギャップ 11 構造エレクトロニクスの設計 3Dプリント構造エレクトロニクスの標準が必要

ギャップ 12 医療分野のデザイン: 生データ (CT、MRI、超音波)、画像の一貫性 現時点では、生データを 3 次元モデルに変換する際の精度を保証できるプロセスはありません。精度をどのように確保するかは、主に蓄積された経験に依存しており、ベストプラクティスを参照フレームワークシステムに昇格させる必要があります。

ギャップ13 医療分野のデザイン：データ処理、画像処理、2Dから3Dへの変換
骨組織、軟組織、血管構造はセグメンテーションプロセスによって分離されます。このセグメンテーションプロセスは半自動ではなく、手動で編集されます。モデリングの精度は、X 線量、画像操作機能、グレースケール解像度、高解像度の 2D から 3D への変換アルゴリズムなどの要因によって異なります。

ギャップ14 医療分野のデザイン：複雑な構造の設計、清掃しやすい設計 医療部品は製造時の残留物を除去する必要があります。特に患者に接触するデバイスの場合、この洗浄により、デバイスは細胞毒性や炎症などの生物学的反応性テストに合格する必要があります。部品に残る残留物には冷却剤や粉末などが含まれる場合があり、格子などの複雑な形状の内部に残るのではなく、除去する必要があります。

ギャップ 15 医療分野の設計: 複雑な構造、試験片の設計 医療部品、特にナノスケールの格子設計や表面トポロジー設計などの複雑な構造を持つ部品は、テストに大きな課題をもたらします。しかし、現在、バッチ生産において試験片を決定する方法に関する標準が不足しています。

ギャップ 16 医療分野の設計: 複雑な構造の設計、傾斜機能材料の検証 複合材料および複合構造の材料特性（剛性、密度、熱伝導率など）に関する傾斜機能材料（FGM）の検証基準はまだ確立されていません。

Gap 17 デザインアーカイブ: 技術データパッケージ (TDP) の内容
技術データパッケージの内容は、サプライヤーに提出されるデータ情報を指します。現在、一貫した高品質の製品を実現するために、材料、加工技術、後処理などの側面をどのように制御するかをガイドするフレームワークは存在しません。

Gap 18 デザインアーカイブ: 新しい次元と許容範囲
ASME Y14.41 ではすでに設計に関するアーカイブ要件がいくつか規定されており、開発中の ASME Y14.46 では寸法と許容差に関する標準がさらに具体的に規定される予定です。

Gap 19 デザインアーカイブ: チャートアーキテクチャの要件 付加製造プロセスにおける製品のデジタル記述を整理し、処理プロセスに関するコンセンサスが現在どのように確認されているか、一貫したデータコンテンツと構造がどのように提供されるかを示す図が必要です。

Gap 20 デザインアーカイブ: ニュートラルな構築形式 異なるメーカーのデバイスを使用する場合、多くのパラメータは汎用的ではなく、異なるメーカーが製造したすべてのデバイスが共通のファイル形式を受け入れることができるように、業界標準を確立する必要があります。

Gap 21 デザインアーカイブ: デザインファイルの新しい用語 積層造形に関する標準的な用語はいくつか特定されていますが、現在のところ、特定のアプリケーションケースに関する用語は含まれていません。

Gap 22 デザインアーカイブ: プロセス内モニタリング 現在、プロセス中の監視と制御のための標準的なデータモデルとアーカイブは存在しません。

Gap 23 デザインアーカイブ: 新しい機能的な表面機能 新しい表面処理プロセスでは、設計文書の特定の要件を標準化する必要があります。

Gap 24 デザインアーカイブ: ハンドオーバー仕様の説明 AM 部品の具体的な仕様は、サードパーティから引き継ぐ必要があります。

Gap 25 設計検証と妥当性確認: デジタル部品設計の構成管理 積層造形された部品は、そのデジタル定義に直接関係しています。設計を変更する場合、デジタル処理プロセスのパラメータ定義、ソフトウェアのバージョンなど、その他の関連情報も必要になります。

ギャップ26 ラティス設計などの設計機能を検証するための積層造形特徴の測定
ギャップ 18 では、寸法と公差 (GD&T) を標準化する取り組みが進行中であり、部品の適合性をテストするための既存の V&V 方法を GD&T 仕様と組み合わせて使用する必要があると述べられています。これらの仕様により、らせん構造などの複雑な設計や、Go/NoGo や CMM では現状では測定が難しい設計の測定方法も提供できるようになります。内部設計の測定が必要な場合は、超音波や放射線検査などの方法を使用して、高い許容範囲を決定します。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
無料：「米国 3D プリント標準化ロードマップ」の最終版。PDF
[スーパードライグッズ] 2017年米国3Dプリント標準化ロードマップ

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