AI が 3D プリントの品質管理を強化、Sigma Lab プロセス監視システムはポリマー SLS と互換性を持つ

はじめに: モバイルインターネット、モノのインターネット、AI テクノロジーの継続的な発展により、多くの業界がこれらの高度なテクノロジーによって大きな変化を経験し始めています。 3Dプリント業界は最先端の技術応用として、AI技術と組み合わせることで、3Dプリントの品質、効率、安全性が大幅に向上し、新たな製造革命の潮流にもなると言えます。
2021年12月26日、Antarctic Bearは、SigmaLabがポリマー3Dプリンター向けの工程内監視システムPrintRite3Dを初めて提供すると発表したことを知りました。同社の品質管理プラットフォームは、これまで金属印刷機にのみ対応していましたが、これによりユーザーは製造上の異常を特定して回避する手段としてリアルタイムのデータを収集して分析できるようになりました。このシステムがポリマー選択的レーザー焼結（SLS）システムにも利用できるようになると、シグマ・ラボのCEO、マーク・ルポート氏は、これまでよりもはるかに広範囲に適用できると語る。
「PrintRite3D は、さまざまなメーカーの 3D プリンターの生産をリアルタイムで監視する一貫した方法を提供し、さまざまなプロセスと複数の種類の材料をサポートします」と Ruport 氏は述べています。「この画期的な進歩により、大手グローバルメーカーは、自社、契約メーカー、サプライチェーン全体で製造された部品の品質と一貫性を管理できるようになります。」
△PrintRite3D は、金属 3D プリントだけでなく、ポリマー SLS の監視にも使用できるようになりました。写真提供：SigmaLab
大規模生産における品質管理
ハードウェアとソフトウェアのトラッキングモジュールで構成される PrintRite3D は、Sigma Labs の主力製品です。このプラットフォームは、工程内品質保証（IPQA）システムとして、リアルタイムのデータ収集と重要な分析を組み合わせて部品の欠陥を発見し、機械学習（AI）を使用してそれらの欠陥を生成するプロセスをマッピングします。
これにより、このシステムでは、ユーザーは印刷の失敗を回避し、部品の歩留まりを向上させることができるだけでなく、エンドユーザーと標準化団体のニーズを満たす製品認証フレームワークも作成されます。 PrintRite3D はプラットフォームに依存しないため、サードパーティの指向性エネルギー堆積 (DED) システムで使用でき、既存のデュアルレーザーおよびクアッドレーザーセットアップに後付けすることもできます。
今年初め、シグマ・ラボは、同社のLASERTEC SLMマシン向けの技術に基づいた溶融プール監視システムを構築する契約をDMG MORIと締結したことを明らかにし、ロッキード・マーティンも、さまざまな防衛および民間航空宇宙プロジェクトにPrintRite3Dを導入する計画を発表しました。
しかし、これらの技術的に高度な業界では同社のプラットフォームが継続的に採用されているにもかかわらず、Sigma Labsの収益は他の3Dプリントソフトウェアの競合他社と比較して依然として低く、2021年第3四半期の収益はわずか70万ドルにとどまっています。そのため、PrintRite3Dをポリマー製造に導入するという同社の決定は、市場基盤を拡大するための動きと見ることができます。
△SigmaLabは、PrintRite3Dテクノロジーの新たな用途を模索し続けています。画像はSigmaLabより。
SigmaLab で SLS の機会はありますか?
SigmaLab によれば、SLS は成熟した技術であり、規制産業における生産アプリケーションが増加しています。ますます高まるワークフローの需要に対応しながら、ますます高まる製品品質要件を満たすために、Sigma は PrintRite3D システムを SLS と互換性のあるものに更新しました。
実際、SigmaLab は、プラットフォームのソフトウェアモジュールを適応させて SLS 放射線の特性を分析し、ポリマープリントをリアルタイムで監視し、OEM が欠陥を迅速に特定して、より品質が保証された部品を供給できるようにすることで、すでにこれを実現しています。
シグマ・ラボはコンサルタント会社AMPOWERの調査を引用し、工業用ポリマー市場は金属製市場の約2.5倍の規模で、システムの35％が米国で販売されていると述べた。そのため、AMPOWER は、ヘルスケア、航空、自動車の各分野でこの技術の応用が拡大していることを踏まえ、ポリマー 3D プリンティングを潜在的に収益性の高い分野と見ています。
ルポート氏は、現時点では大量生産による市場規模を達成するのは難しいと述べたが、シグマ・ラボはすでにSLS顧客からPrintRite3Dの注文を2件受けており、これはポリマー市場への飛躍であり、3Dプリント部品の品質と一貫性を保証する必要があることを実証していると同氏は述べた。
△オークリッジ国立研究所などの研究者は、独自のリアルタイム監視アルゴリズムを開発しました。画像はLuke Scime/ORNLより。
AI を活用した品質管理<br /> 近年、人工知能と機械学習による品質管理システムの台頭は 3D プリント業界の特徴となっており、製造業者にコストのかかる製品欠陥を回避しながら規模を拡大する手段を提供し始めています。 Authentise は、昨年から Addiguru の現場モニタリング機能を搭載した製造実行システム (MES) により、PrintRite3D の代替品を提供しています。
オークリッジ国立研究所では、研究者らが金属3Dプリント用の新しいAI駆動型監視ソフトウェアも開発しました。「ペレグリン」と呼ばれるこのアルゴリズムは、部品の生産プロセスをコスト効率よく追跡するようにプログラムされている。研究チームは、さらに開発を進めれば、自己修正型機械の品質管理手法としても使えるようになると述べている。
マテリアルジェッティングの分野では、ローレンス・リバモア国立研究所のチームが独自の 3D プリント診断ツールを考案しました。エンジニアのアプローチは、高速カメラ監視のより安価な代替手段として開発され、生産中に部品の品質を保証できるように一度に 1 つのシステムパラメータを最適化することに重点が置かれました。

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