3Dプリンティングをより深く理解し、国際基準と国内基準に従って積層造形技術のルートを再編成します。

出典: Gezhi Academy 著者: Li Haifeng、Gezhi Academy

1984 年に最初の関連特許が誕生してから、2013 年にこのコンセプトが人気を博し、世間の注目を集めるまで、積層造形 (3D プリント) 技術は数十年にわたる開発と変化を経て、ようやく徐々に成熟し、標準化されつつあります。

しかし、初期の標準の欠如、急速な発展、過度の誇大宣伝により、必然的に情報が冗長で混乱する現象が発生しました。積層造形技術を分類する方法は多種多様であり、同じ技術ルートに5〜6種類以上の異なる名前と定義などがあるなどです。これにより、間違いなく人々が積層造形技術を理解する難しさが増し、業界の多くの新参者に目がくらみ、混乱を感じさせています。

本稿では、積層造形に関する以下の国際規格および国内規格に基づいて、積層造形の技術ルートを再検討し、各種文献を参照して要約する。金属積層造形に適用可能な技術ルートの説明に重点を置き、概念の明確化、コミュニケーションの促進、業界の標準化と標準化の促進を目指す。

ISO/ASTM52900:2021 付加製造 - 一般原則 - 基礎と用語
GB/T35351-2017 付加製造用語
GB/T35021-2018 付加製造プロセスの分類と原材料

付加製造の定義
英語名: Additive Manufacturing
英語略語: AM
中国語名: 付加製造別名: ラピッドプロトタイピング、ラピッドプロトタイピング、ラピッドマニュファクチャリング、3D プリントなど技術的定義 (ISO): 減算製造や形成製造の方法論とは対照的に、通常は層ごとに材料を結合して 3D モデルデータから部品を作成するプロセス
技術的定義（GB/T）：3次元モデルデータに基づいて材料を積み重ねて部品や物体を製造するプロセス。

付加製造技術の分類
ISO 規格でも国家規格でも、積層造形技術は一律に次の 7 つのカテゴリに分類されます。
バインダージェッティング（BJT）

図表出典：国家標準GB/T35021-2018 付加製造プロセス分類および原材料英語名称：バインダージェッティング
英語略語: BJT
中国語名: バインダージェッティング技術の定義 (ISO): 液体結合剤を選択的に堆積させて粉末材料を結合する付加製造プロセス。
技術的定義 (GB/T): 粉末材料を結合するために液体バインダーを選択的に噴霧して堆積させる付加製造プロセス。
技術区分（ISO）：
BJT-SSt: シングルステッププロセス
BJT-MSt: マルチステッププロセスこのカテゴリに属する一般的な付加製造技術 (一般名): BJAM、3DP、CPJ など。

△このビデオは一般的なBJT付加技術-3DPです
指向性エネルギー堆積（DED）

図表出典：国家標準GB/T35021-2018 付加製造プロセス分類および原材料英語名：Directed Energy Deposition
英語略語: DED
中国語名: 指向性エネルギー堆積技術定義 (ISO): 集中した熱エネルギーを使用して、材料を堆積しながら溶かして融合する付加製造プロセス。
技術的定義 (GB/T): 集中した熱を使用して材料を同時に溶解および堆積させる付加製造プロセス。
技術区分（ISO）：
DED-LB: エネルギー源はレーザー
DED-EB: エネルギー源は電子ビーム
DED-Arc: エネルギー源はアークです。このカテゴリに属する一般的な付加製造技術 (一般に知られている名前): LC、LENS、LMD、LDMD、LSF、EBDM、EBAM、EBF、WAAM など。

△このビデオでは、一般的なDED添加剤技術であるLMDを紹介します。
材料押し出し（MEX）

図の出典：国家標準GB / T35021-2018付加製造プロセス分類および原材料英語名：Material Extruding
英語略語: MEX
中国語名: 材料押し出し技術定義 (ISO): ノズルまたはオリフィスを通して材料を選択的に吐出する付加製造プロセス。
技術的定義 (GB/T): 材料がノズルまたはオリフィスを通して押し出される付加製造プロセス。
技術区分（ISO）：
MEX-CRB: 化学反応の統合
MEX-TRB: 熱反応固化は、一般的な添加剤技術 (一般に FDM、CFF などと呼ばれる) のこのカテゴリに属します。

△このビデオはMEXの一般的な付加技術であるFDMです
マテリアルジェッティング（MJT）

図表出典：国家標準GB/T35021-2018 付加製造プロセス分類および原材料英語名称：Material Jetting
英語略語: MJT
中国語名: マテリアルジェッティング技術の定義 (ISO): 原料の液滴が選択的に堆積される付加製造プロセス。
技術的定義 (GB/T): 必要に応じて液滴の形で材料を堆積させる付加製造プロセス技術 (ISO):
MJT-UV: UV硬化
MJT-CRB: 化学反応結合
MJT-TRB: 熱反応固化このタイプの一般的な添加剤技術 (一般に PJ、DOD、CMJ、NPJ などとして知られています)。

△この動画はMJTの共通添加剤技術であるNPJについて紹介します
粉末床溶融結合法（PBF）

図の出典：国家標準GB / T35021-2018付加製造プロセス分類および原材料英語名：Powder Bed Fusion
英語略語: PBF
中国語名: 粉末床融合技術定義 (ISO): 熱エネルギーによって粉末床の領域を選択的に融合する付加製造プロセス。
技術的定義 (GB/T): 熱エネルギーを使用して粉末床の領域を選択的に溶融/焼結する積層製造プロセス。
技術区分（ISO）：
PBF-LB: エネルギー源はレーザー
PBF-EB: エネルギー源は電子ビーム
PBF-IrL: エネルギー源は赤外線です。このカテゴリに属する一般的な付加技術 (一般に SLM、SLF、EBSM、EBM、SLS などと呼ばれます)。

△この動画ではPBFの一般的な付加技術であるSLMについて紹介します
シートラミネーション（SHL）

図表出典：国家標準GB/T35021-2018 付加製造プロセス分類および原材料英語名称：シートラミネーション
英語略語: SHL
中国語名: 薄板積層技術の定義 (ISO): 材料のシートを接合して部品を形成する付加製造プロセス。
技術的定義 (GB/T): 薄い材料の層を層ごとに結合して物理的な物体を形成する付加製造プロセス。
技術区分（ISO）：
SHL-AJ: 接着接合
SHL-UC: 超音波固化は、一般的な付加製造技術 (一般に LOM、UAM などと呼ばれる) のこのカテゴリに属します。

△このビデオでは、SHL-LOMの一般的な添加剤技術を紹介します。
VAT光重合（VPP）

図表出典：国家標準GB / T35021-2018添加剤製造プロセスの分類と原材料英語名：VAT光重合
英語略語: VPP
中国語名: ステレオリソグラフィー定義 (ISO): 容器内の液体フォトポリマーを光活性化重合によって選択的に硬化させる付加製造プロセス。
技術的定義 (GB/T): 光重合によって液体感光性ポリマーを選択的に硬化させる付加製造プロセス。
技術区分（ISO）：
VPP-UVL: UVレーザービーム照射硬化
VPP-UVM: マスクを通して紫外線を選択的に照射して硬化させる
VPP-LED: 発光ダイオードからの光照射による硬化。このカテゴリに属する一般的な付加技術 (一般に SLA、MJP、TPP、VAM、DLP、CLIP、LCD などと呼ばれます)。

△この動画はVPPでよく使われる付加技術であるSLAについて紹介します
金属添加剤技術のルートと成熟度

規格における積層造形技術の分類の定義から判断すると、積層造形技術の 7 つの主要なカテゴリは技術原理のレベルで区別されており、金属積層造形技術と非金属積層造形技術の間に明確な区別はありません。では、金属に適した付加製造技術のルートは何でしょうか?

下の図は、Ampower が公開した金属付加製造技術ロードマップに基づいており、標準の分類に従って一般的な金属付加製造技術のルートを示しています。実際には、金属材料の添加剤には7つの主要なカテゴリの積層造形技術を使用でき、その中でPBFとDEDに属する2つの技術ルートが最も一般的であることに気付くのは難しくありません。

技術成熟度レベル（TRL）は、技術成熟度とも呼ばれ、技術開発（材料、部品、設備などを含む）の成熟度を測定する指標です。1970年代から1980年代にかけてNASAによって開発され、その後、米国国防総省、米国エネルギー省、欧州宇宙機関などの米国連邦政府機関や国際企業に推進されました。 TRL 評価レベルは 9 つのレベルに分かれており、レベル 9 は最も成熟した技術を表し、レベル 6 は航空宇宙分野への応用のエントリーしきい値を表します。 NASAのエンジニアが公開した関連文書によると、PBF-LBはTRL9に達しており、PBF-EB、DED-LB、DED-EB、DED-Arcなどの技術的成熟度はTRL6以上に達している。

Ampower は、積層造形技術の成熟度を特徴付ける 2 つの指標に基づくモデルも開発しました。このうち、技術成熟度指数は、プロセス能力、システムの信頼性と可用性、実施された品質管理措置を評価し、工業化指数は、導入されたシステム基盤、サプライチェーン、材料の可用性、公共の知識と研究、各技術の標準化を評価します。各カテゴリは、その特定の重要度に応じて重み付けされます。通常、最初に技術の成熟度が高まり、その後に工業化が進みます。 Ampowerが発表した2022年金属添加剤成熟度指数に基づくと、金属添加剤技術の中で最も成熟しているのはPBF技術とDED技術であり、どちらも産業応用レベルに達していることもわかります。現在の市場規模のデータもこの結論を裏付けています。2021年、金属付加製造装置の世界売上高は9億9000万ユーロに達し、そのうちPBFは大規模な工業用途を実現し、全体のシェアの83.8％を占め、DEDも工業用途に参入し、9.1％を占めています。

主流の金属付加技術の比較
金属付加製造技術の原理、応用シナリオ、利点、限界をより深く理解するために、Enigma は権威ある文献の研究内容を統合し、PBF-LB、PBF-EB、DED-LB、DED-EB、DED-Arc という 5 つの最も成熟した金属付加製造技術ルートを、付加サイズ、効率、適用可能な材料、部品の複雑さ、精度、コスト、性能、後処理、技術の成熟度の観点から比較し、金属付加製造の設計とプロセス選択の参考資料を提供します。

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