Nexa3D: ポリマー積層造形法の生産効率を20倍に高める方法を発見

はじめに: サイクルタイムの短縮は 3D プリントの生産性にとって重要ですが、これが唯一の影響要因ではありません。積層造形、生産前準備、後処理に適した部品の選択方法も、3D プリントの全体的なスループットに大きな影響を与えるため、生産効率を最大限に高めるには、これらすべてを連携させる必要があります。
付加製造 (AM) は、歴史的に、小ロット、高コスト、または非常に複雑な部品の製造に限定されてきました。これは、生産における AM のより広範な導入の障壁となってきましたが、それには十分な理由があります。純粋に直接的なコストの観点から見ると、構築率が低いと、設備が生産コストの 50% 以上を占めることがよくあります。 AM ジョブの準備に費やされる労力と時間、および面倒な後処理要件により、積層造形が経済的に意味を持つ範囲がさらに狭まります。
Nexa3D は、フォトポリマー積層製造プロセスのすべての段階に対応する成熟した技術ソリューション一式を備えた積層製造ソリューション企業です。 Nexa3D によれば、印刷速度が速く、ビルドチャンバーが 16 リットル (61 立方インチ) と大きいため、同様のプリンターよりも最大 6.5 倍速く印刷できるとのことですが、それでもタイトルに謳われている生産性の 20 倍の向上にはほど遠いものです。
△Nexa3DNXE 400 3Dプリンターは、印刷速度が非常に速いです。 △上の写真は、27分で50本のベンチュリー管を印刷した様子です。
積層造形の経済性
AM の主なコスト構成要素は次のとおりです。
減価償却 – これには 3D プリンターだけでなく、必要な後処理機器も含まれます。資本利用率はプリンターの速度とサイズに直接影響され、それによって 1 日に生産できる部品の数が決まります。
材料費 – AM の材料費は、従来の製造とは異なる計算が必要になることがよくあります。初期の材料費は高くなる可能性がありますが、通常は廃棄物が少なくなり、歩留まりが高くなります。ただし、一部の AM プロセスには隠れた材料廃棄プロセスがあり、これは材料特性、生成される形状、および使用される後処理方法によって異なる場合があります。
人件費 - AM プロセスには、ファイルの準備、機械のロード/アンロード、後処理が含まれます。人件費は、機器の生産性、ハードウェアとソフトウェアの自動化、および各部品の特定の後処理要件によって大きく異なります。
AM の生産性を向上させるには、これらの各問題に対処する必要があります。たとえば、ビルドプログラムを準備するためのプロセスがより高速で予測可能であれば、労力が削減され、作業の実行速度が速くなり、必要な品質基準を達成するのが容易になります。印刷速度が速くなり、一度に製造できる部品数が増えるため、設備の利用率が向上します。より正確かつ予測通りに印刷できると、サポートの除去がより効率的になり、機械加工などの二次操作が不要になるため、後処理コストを大幅に削減できます。これらすべてを適切に行うことで、3D プリントの生産性が大幅に向上します。
Nexa3D が AM の生産性全般の課題をどのように解決するか<br /> より複雑な部品を設計および製造する能力は、アセンブリを単一の印刷部品に置き換えることが可能であり、これらのコスト上の利点は大きい可能性があるため、おそらく AM の経済的利点として最も議論されています。しかし、AM に適した部品を選択し、それらの部品を効率的な生産プロセスに迅速に投入することは別の問題であり、ビルドプログラムをどのように準備するかが重要になります。
すべては AM ソフトウェアから始まります。 NexaX 2.0 は、ハードウェア、ソフトウェア、化学物質の相互作用を通じて印刷準備と 3D プリンターの管理を提供する AI ベースのソフトウェアアプリケーションです。他のソフトウェアと統合された API により、NexaX は、プロセスの安定性、生産規模、一貫した製品品質、高い歩留まり、優れた機械的特性を実現しながら、印刷部品の新しい機能を実現できます。迅速なファイル準備、最大限の歩留まりを得るための部品の積み重ね方、取り外しを容易にするためのサポートの配置方法など、全体的なプロセス効率を向上させるさまざまなツールを提供します。
△NexaX 2.0は、印刷準備と3Dプリンター管理を提供するAIベースのソフトウェアアプリケーションです。
NexaX ソフトウェアは、非常に高速な独自のスライスアルゴリズムと自動サポート生成により、プロセスアルゴリズムとジオメトリアルゴリズムをエンドツーエンドのワークフローと組み合わせて、部品生産を最適化します。このソフトウェアには、次のような幅広い自動化機能が含まれています。
1) 自動ファイル準備2) パーツの再スケーリングと複製機能3) 最適なサポートの自動生成4) 格子生成ツールとメッシュの修正5) パーツの衝突と境界外の自動検出6) 正確なパーツ印刷時間と樹脂消費量の推定7) 独自のくり抜きおよび穿孔ツール8) リモート管理とリアルタイム印刷表示9) Nexa3D NexaX 2.0 ソフトウェア自動化△Nexa3DNexaX は、自動サポート配置などの機能を使用して、ビルドの準備を自動的に行うことができます。
NexaX 2.0 ソフトウェアは、Nexa3D の自動 3D 印刷意思決定支援ポータルである Ximplify™ とも完全に互換性があり、設計者や製造業者が大規模な付加製造を導入する能力を加速します。 Ximplify は、数千個の部品で構成される部品表をわずか数分でスキャンし、積層造形に最適な候補を選択します。 3D プリントが他のプロセスの代替生産コストに匹敵するかそれを上回る限界点を特定し、サービスビューローと連携するのが適切な場合と、社内で生産を行うのが適切な場合について推奨事項を作成できます。このソフトウェアには、Nexa3D の大規模かつ成長を続ける材料ポートフォリオとのシームレスな統合も含まれており、特定の部品に対して材料の代替案を提案することもできます。
より高速な印刷
Nexa3D の光重合プロセスは非常に高速で、LSPc テクノロジー (潤滑剤サブレイヤー光硬化) に基づいており、ある層から次の層への時間を大幅に短縮します。 SLA プリンターは「反転型」です。つまり、上下逆さまに印刷し、バットの底または膜に対して硬化します。 Nexa3D プリンターでは、光がチャネルとライトガイドを通じて上向きに投影され、構築領域全体の均一性が確保されます。光は LED ライトマスクを通過し、細かくピクセル化されて、端から端まで一貫性と精度が確保されます。通常、部品は慎重に容器から剥がさなければなりませんが、これは多くの場合、時間がかかり、繊細な作業です。 LSPc テクノロジーは、印刷物とその下のスクリーンへの付着を防ぐ自己潤滑性の柔軟なフィルムを使用し、印刷を大幅に高速化します。プロセスの一貫性を確保するために、高速印刷による熱の蓄積を克服する熱管理システムも統合されています。
△ 2.5 時間で、xCE ブラックマテリアルを使用して 1 回のビルドで 2050 個のプーリーが印刷されました。これは、1 分間に 13 個の部品を生産することに相当します。
LSPc テクノロジーにより、生産サイクル時間と生産量が大幅に向上しました。出力速度は完全にビルドの垂直高さに基づいているため、印刷するパーツの数に関係なく、合計印刷時間は同じになります。最高速度では、このプロセスは 2.5 分ごとに垂直方向に 1 インチを達成できます。この速度でも、プリンターは鋭角、滑らかな表面、完全に丸い穴を備えた射出成形品質を実現します。全体として、LSPc プロセスにより、同クラスの他の 3D プリンターよりも 6.5 倍の生産速度が実現します。
さらに、Nexa3D 400 モデルには 16 ショットヘッドが搭載されており、他の SLA および DLP ベースのテクノロジよりも 2.5 倍のビルドボリュームを実現します。これにより、より大きな部品、またはビルドあたりの部品数の増加が可能になり、スループットが向上し、最終的には部品コストが削減されます。これらはすべて、より高いピクセル (76.5 ミクロン) と異方性印刷によって実現されます。
洗浄と硬化の統合<br /> フォトポリマー印刷プロセス全体を最適化する上で同様に重要なのは、後処理をどのように実行するかです。 Nexa3D 印刷プロセスの精度と解像度により、部品に機械加工などの二次操作が必要になることはほとんどありません。しかし、部品は洗浄と硬化が必要であり、Nexa3D はこれらのタスクを効率的に実行し、同じビルドプラットフォーム上で両方を実行できる統合ステーションを開発しました。
xWash は、3D プリントと持続可能性に最適化された独自の洗浄剤を使用する Nexa3D プリンター用に設計されたクリーニングステーションです。部品をプリンターから洗浄ステーションに移動するには、部品が入ったベースプレートをスライドさせて取り出し、洗浄機に差し込むだけで、自動的に処理されます。スクラバーは、事前にプログラムされた洗浄レシピから始まる完全に調整可能な洗浄サイクルを提供し、ユーザーは部品の形状と材料に基づいてサイクルを最適化できます。これにより、数分以内にさまざまな部品を効率的かつ一貫して洗浄できるようになります。スループットを最大化するために、2 つのビルドプレートを同時に収容できます。
△xWash は完全に調整可能な洗浄サイクルを提供し、事前にプログラムされた洗浄レシピが付属しています。
xCure は、部品とプリンターの一貫性を保ちながら、優れた性能のフォトポリマー部品の大量生産を可能にするように設計されています。また、部品加工の規定メニューも付属しており、部品のサイズや複雑さに関係なく、同じプロセス制御により高い寸法精度と構造的完全性を実現します。洗浄機と同様に、このデバイスは Nexa3D の 400 シリーズプリンターの付属品として提供されており、3 つのビルドプレートを同時に硬化したり、半透明のラックに部品を置いて個別に硬化したりできます。
この硬化ステーションは高出力 LED を使用し、デュアル波長、連続 UV および熱硬化モードで動作します。世界的な産業構造および安全基準に基づいて構築されており、UV のみ、熱のみ、UV + 熱の 3 つの硬化モードで動作します。
△xCure は、生産量において必要なフォトポリマー部品の特性を一貫して迅速に保証するように設計されています。
3Dプリント材料 AM 操作を成功させるためのもう 1 つの重要な要素は、特定の 3D プリント部品に適した物理的特性要件と加工性基準を満たす樹脂を特定して調達することです。この目的のために、Nexa3D は、ヘンケル、BASF、コベストロ、エボニック、アルケマなどの世界有数の材料サプライヤーと提携し、より高速で経済的なプロトタイピングサイクルと、機能プロトタイプと同じ基準を一貫して満たす量産向けにカスタマイズされた高性能ポリマーの可能性を最大限に活用しています。
△Nexa3Dは、ヘンケル、BASF、コベストロ、エボニック、アルケマなど世界有数の材料サプライヤーと提携し、特定用途向けのフォトポリマー樹脂を開発しています。
これらの材料は、LSPc プロセスに合わせてカスタマイズされており、高速加工、耐久性、精度を実現します。現在の樹脂ラインナップは次のとおりです。
1) xGPP 半透明 – 半透明、剛性、多目的、高性能の部品向け。 2) xGPP-Gray – 優れた表面仕上げと本物のようなデザインの詳細を備えた xGPP-Gray は、豊かなモデルテクスチャに最適です。 3) xCE White および xCE Black – 最終用途プラスチック部品および射出成形ツールの製造向けの高性能ポリマー。 4) xABS ブラック - 優れた曲げ特性と引張特性、および比較的高い伸びを備えた高性能、高弾性率の材料。 5) xFle – スポーツウェアやフットウェアのグリップ、ガスケット、シール、プロトタイプの印刷に最適な TPU のような素材。 6) xPeek——耐高温材料、HDTは230°Cです。 xPeek は、高い耐熱性が求められるツールやその他の用途に最適です。
材料の選択に関しては、Nexa3D は Ximplify 自動 3D プリント意思決定サポートポータルを通じてサポートを提供します。 Ximplify は、3D プリントに最適な部品を分析するだけでなく、パフォーマンスを最大化するために最適なプリンターと材料を推奨し、部品コストと投資収益率の完全な分析を提供します。アプリケーションは、機能要件と材料の加工性を考慮して、部品の材料を推奨します。簡単に言えば、必要な部品を製造する最も早い方法を見つけます。各ステップの後に、Ximplify は意思決定と実装プロセス全体をサポートするレポートを自動的に生成します。
Nexa3D プリンターとソフトウェアについて詳しく知りたい場合は、Nexa3D の公式 Web サイト (https://nexa3d.com/?utm_source=g ... 00-20x-Productivity) をご覧ください。

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