DFAM とは何ですか? また、なぜそれを使用するのですか?

積層造形に興味がある方なら、中国語で「積層造形のための設計」を意味する DFAM という用語を耳にしたことがあるでしょう。この用語の意味と、積層造形技術を使用するすべての人にどのような影響を与えるのでしょうか。私たちがこの単語に初めて出会ったのは、ある本からでした。

現在、3Dプリンターは製造業において約10年ほど前から普及しています。このテクノロジーは古くから存在していますが、これまでは主に非常に特殊なワークフローや科学研究に使用されてきました。この技術が一般の人々にとってより身近なものになり始めたのはここ 10 年ほどのことで、製造業界が積層造形を採用し、それをどのように新しい製品の製造に活用できるかを考え始めているのが実際に見られるようになりました。

付加製造を射出成形の開発などの他の製造プロセスと比較すると、最初の数年間にこの技術を使用して作られた製品は、この技術を最大限に活用する方法をまだ学ぶ必要があったため、現在ほど優れたものではありませんでした。現在、私たちは積層造形においても同様の啓蒙段階を経ており、この技術を最適化する方法を学んでいます。

△SPEE3Dの3Dプリンター 3Dプリントは10年以上前からデザイナーやエンジニアに利用されてきましたが、主に量産を目的とした製品の試作、テスト、複製、および実験的なマスカスタマイゼーションに使用されています。私たちは、最終製品に積層造形をどのように活用し、それを消費者の手に届けるかについて、ようやく真剣に考え始めたところです。

現在、航空宇宙や自動車の分野で新たなパフォーマンス基準を打ち破る付加製造技術など、新たなユースケースがいくつか登場していますが、これらの例はまだ特殊なものです。これらの現実世界の例は非常に興味深いものですが、必ずしもより一般的な用途に適用できるわけではありません。

したがって、DFAM の中核となる原則のいくつかをより深く理解し、テクノロジーをより有効に活用するためにそれらをどのように取り入れるかを理解する必要があります。これは、製品の設計と製造の開始時に、設計、付加製造技術、付加製造製品の認証方法、付加製造生産モデル、生産能力など、多くの要素が同時に考慮されることを意味し、これを付加製造設計 (DfAM、Additive Design とも呼ばれます) と呼びます。
△SRAM 3Dプリントクランクアーム
1. 3Dプリント技術の限界を受け入れる

3D プリンターが「考えられるあらゆる形状を生成できる」というのは真実ではありません。 3D プリント技術はこれに非常に近づいていますが、3 軸加工におけるアンダーカット、射出成形におけるドラフト角度、あるいは積層造形の場合のように、特定の技術をさまざまな用途に合わせて最適化する方法など、すべての製造プロセスには限界があるのが現実です。

速度を最適化する必要がありますか? FFF または SLS プロセスを使用する必要がある可能性があります。さらに詳しい情報が必要ですか? SLA の方が良い選択肢です。しかし、これはほんの表面をなぞったに過ぎず、DFAM を使用したことがある人なら、これがどこに向かっているのかが分かるでしょう。つまり、手元の製造プロセスに合わせてジオメトリを最適化する必要があるのです。形状、機能、コストのバランスを取りながら安定して動作させるだけでなく、この製造技術が提供できるものを最大限に活用できるようにします。

2. 製品や部品だけではなく、システム全体を考慮する

製造業の文脈において積層造形をどのように考えるかも非常に重要です。これについては多くの誇大宣伝があり、他のすべての製造プロセスを完全に置き換えることができると人々に誤解させる可能性があります。しかし現実には、今日でもほとんどの製品は減法成形、鋳造、射出成形を組み合わせて製造されています。ラピッドプロトタイピングにより、機械的な問題に対する部品のこれまでの作り方を再考し、それらを統合できるようになりました。排気システムに熱交換器を組み込むことで、車両を軽量化し、同時に車両全体の温度を下げることで性能を向上させ、より強力にドライブできるようになるとしたらどうでしょうか?

3. テクノロジーを考慮したデザイン

製品を設計する際、どのように製造するかは、製品全体の方向性を決定する上で初期段階での考慮事項となります。製品が PCB + ハウジングのようなものに分解されるか、またはより機械化されたものに分解されるかにかかわらず、その製造方法によって形状と機能がある程度決まります。この原理は、AM ではあらゆる形状を生成できるという誤解があるため、AM では普遍的に適用されていません。サポート材料の配置、部品の体積、オーバーハング角度、幾何学的考慮事項などを考慮することは、積層造形を最大限に活用するために不可欠です。

4. 他の製造業における積層造形の位置づけを検討する

DFAM の最も興味深い点は、それが静的なプロセスではないことです。 3D プリンターを使用すると、一回限りの製品を何千個も作ったり、一つのものを何千個も作ったりすることができます。この柔軟性により、他のすべての製造プロセスとの素晴らしいパートナーとなり、それらを組み合わせることで、設計に大きなメリットがもたらされ始めます。 AM を使用してソフトグリッパーを生産する場合でも、CNC で部品を製造する場合でも、複数の製造プロセスを組み合わせてプロジェクトを完了する場合でも、AM が他の製造技術をどのように強化できるかを考慮すると、より多くのイノベーションを実現できます。

出典: 3dprintingindustry

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