3D Systems、3Dプリンターで樹脂成形生産ラインを自動化

米3Dシステムズは、3Dプリンターを使って樹脂部品の成型を自動化するコンセプト生産ライン「Figure 4」を開発し、9月12日から17日まで開催された米国の工作機械ショー「IMTS2016」（シカゴ国際製造技術ショー）に出展した。生産ラインは8種類の樹脂部品の混合生産が可能です。無人運転によりコストを削減できます。
カンファレンスでは、3D Systems が USB シェル、補聴器やヘッドホンの耳栓部品、マニホールド、管状部品などの成形プロセスを実演しました。

樹脂成形部品のプロトタイプコンセプト生産ラインはモジュール構造になっています。つまり、各プロセスはモジュール設計を採用しています。概念的な生産ラインは、（1）印刷プロセス、（2）洗浄プロセス、（3）硬化プロセスの3つのモジュールプロセスで構成されています。

1. 印刷プロセスは SLA 技術を採用し、使用される材料は UV 硬化樹脂です。特定動作では、液状の紫外線硬化樹脂を樹脂タンク内に注入し、樹脂液の表面に紫外線レーザーを照射します。これにより、紫外線レーザーが照射された部分の樹脂液が固まり、樹脂部分（薄層）の一部となります。さらに、硬化した部分を平板に貼り付けます。

印刷工程では、光成形技術を使用して樹脂成形体を製造します。紫外線レーザーを1回照射することで、厚さ10～30μmの硬化層が得られます。 1層目が硬化した後、樹脂成形体の底部を支えるメッシュ金属板を硬化高さに相当する10～30μm（注：樹脂成形体は下向きに重ねる）持ち上げ、その後、樹脂液の表面に紫外線レーザーを照射して2層目の硬化層を作製する。このように紫外線レーザーを繰り返し照射し、固化層が所望の高さまで堆積するまで続けます。積層が完了すると、所望の部品形状を有する樹脂成形体が完成する。

成形が完了すると、天井に設置されたロボットが樹脂タンクから平板上の樹脂成形体を１つずつ持ち上げ、保管台に載せます。
プリント工程では8つの樹脂タンクが装備されており、それぞれの樹脂タンクを使用して異なる樹脂パーツを成形することができます。つまり、基本的に8種類の樹脂部品を同時に混合して生産できることになります。
次に、クリーニングプロセスに入ります。この工程には 4 つの洗浄タンクがあり、各タンクは樹脂成形体 2 個を洗浄できる大きさです。小型の垂直多関節ロボットが、保管テーブルから各プレート上の樹脂成形体をピックアップし、第1～第4洗浄槽に順に浸漬します。これにより、樹脂成形体に付着した余分な樹脂液が除去される。

2. 洗浄工程。樹脂成形体を浸漬することで余分な樹脂液を除去します。
洗浄後、硬化プロセスが始まります。樹脂成形体に再度紫外線レーザー光を照射し、硬度や強度を高める工程です。垂直多関節ロボットが洗浄された成型体をプレートごとにピックアップし、「UVオーブン」（3D Systems社製）に入れて紫外線レーザーを照射します。この工程を経て硬度や強度を調整し、ようやく樹脂部分が完成します。

3. 硬化プロセス。再度紫外線レーザーを照射することで樹脂成形体を硬化させます。
全体のプロセスは非常に速く、製品によっては 10 ～ 30 分しかかかりません。また、金型を必要としないため、多品種少量生産や大規模カスタマイズにも適したコンセプトの生産ラインです。南極熊3Dプリントネットワークにぜひご注目ください。

出典：日経テクノロジーオンラインものづくりを変える！ノルウェーのチタニウムは40台の金属3Dプリンターを使用してスーパーファクトリーを建設します。世界のトップ10の3Dプリント工場：米国とドイツが世界をリード

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